探秘数据结构：栈与队列
在计算机科学的奇妙世界里，栈和队列宛如两颗璀璨的明珠，它们作为基础的数据结构，在众多复杂的算法与程序流程把控中发挥着关键作用。
一、栈 —— 后进先出的 “数据桶”
（一）概念解析
栈，形象地来说，就像是一个底部封闭、顶部开口的竖直容器，数据元素如同一个个小球依次放入其中。新的数据项只能从栈顶加入，也只能从栈顶取出，这就形成了它独特的 “后进先出”（Last In First Out，简称 LIFO）特性。
（二）基本操作
- 入栈（Push）：当一个新元素要进入栈时，它被放置在栈顶的位置，栈顶指针随之向上移动一位，指向新的栈顶元素。例如，若栈初始为空，依次将元素 5、8、12 入栈，此时栈顶元素为 12，栈内元素自底向上依次是 5、8、12。
- 出栈（Pop）：从栈顶移除一个元素，栈顶指针向下移动一位，指向原来栈顶下方的元素。接着上面的例子，若执行一次出栈操作，12 被取出，栈顶元素变为 8。
（三）应用领域 —— 表达式求值
在算术表达式求值中，栈展现出强大的功能。对于中缀表达式，如 “3 + 4 * 2”，计算机为了准确计算，需借助两个栈 —— 操作数栈和运算符栈。扫描表达式时，数字直接入操作数栈；运算符则根据优先级判断，若当前运算符优先级高于栈顶运算符（初始栈顶为一个低优先级的特殊符号），入运算符栈，否则从操作数栈弹出两个数，结合运算符栈顶运算符进行计算，结果再入操作数栈。如此往复，最终得出表达式的值，整个过程精准有序，全靠栈对操作数与运算符的巧妙管理。
二、队列 —— 先进先出的 “排队模型”
（一）概念明晰
队列仿若日常生活中的排队场景，人们在队尾依次加入，从队首依次离开，遵循 “先进先出”（First In First Out，简称 FIFO）原则。在计算机里，它是一种线性表，数据元素从一端进入，从另一端出去。
（二）基本操作
- 入队（Enqueue）：新元素被添加到队列的末尾，队列长度增加。例如，有一个初始为空的队列，依次将元素 10、15、20 入队，它们在队列中按入队顺序排列，即 10 在队首，20 在队尾。
- 出队（Dequeue）：队首元素被移除，队列长度减 1，后续元素向前移动一位。接着上述例子，执行一次出队操作，10 被取出，此时队首元素变为 15。
（三）实际应用
- 任务调度：在操作系统中，多个进程等待 CPU 处理时，它们按请求顺序排成队列。CPU 按照先进先出原则，依次从队列头部选取进程运行一段时间片，确保公平性与资源合理分配，避免某些进程长时间 “饥饿” 等待。
- 消息缓冲：即时通讯软件里，大量消息从不同客户端发送至服务器。服务器将这些消息按接收顺序存入队列，再逐个处理转发，保证消息顺序与发送顺序一致，用户接收时逻辑连贯，聊天体验流畅。
无论是栈的后进先出，还是队列的先进先出，它们虽规则简单，却在各自擅长的领域熠熠生辉，为计算机解决复杂问题、优化流程提供了不可或缺的基础支撑，持续推动着数字时代的蓬勃发展。
