مقدمة:

في مجال علوم الكمبيوتر والبرمجة، يعد فهم هياكل البيانات أمرًا أساسيًا. أحد هياكل البيانات الأساسية هذه هو الستاك. في هذه المقالة، سوف نتعمق في ماهية الستاك، وكيفية عمله، وعملياته، وتطبيقاته في البرمجة.

ما هو الـStack؟

الستاكعبارة عن بنية بيانات خطية تتبع مبدأ Last-In-First-Out (LIFO). تخيل كومة من الأطباق في الكافيتيريا؛ يمكنك فقط إزالة اللوحة العلوية من المكدس. وبالمثل، في بنية بيانات الستاك، يمكن فقط إضافة العناصر أو إزالتها من الأعلى.

كيف يعمل الـStack ؟

يحتوي الستاك على عمليتين أساسيتين: push وpop.

• Push: إضافة عنصر إلى أعلى الستاك.
• Pop: إزالة العنصر العلوي من الستاك.

بالإضافة إلى ذلك، تدعم الستاك عادةً عمليات أخرى مثل peek (لعرض العنصر العلوي دون إزالته) وisEmpty (للتحقق مما إذا كانت الستاك فارغ).

تنفيذ الـStack:

يمكن تنفيذ الستاك باستخدام المصفوفات أو القوائم المرتبطة.

• تطبيق المصفوفة: في هذا الأسلوب، يتم استخدام مصفوفة ذات حجم ثابت لتخزين عناصر الستاك. تعمل عمليات Push وpop على تعديل الفهرس العلوي للمصفوفة.
• تنفيذ القائمة المرتبطة: هنا، يتم استخدام قائمة مرتبطة لتنفيذ الستاك. تمثل كل عقدة في القائمة المرتبطة عنصرًا، والجزء العلوي من الستاكهو رأس القائمة.

عمليات الـStack:

دعونا نلقي نظرة على عمليات الستاك بالتفصيل:

• Push: إضافة عنصر إلى أعلى الستاك. يصبح العنصر الجديد هو العنصر العلوي، ويزداد حجم الستاك بمقدار واحد.
• Pop: إزالة العنصر العلوي من الستاك. يتم إرجاع العنصر (أو إزالته ببساطة)، ويتم تقليل حجم الستاك بمقدار واحد.
• getTop: إرجاع العنصر العلوي للستاك دون إزالته.
• isEmpty: يتحقق مما إذا كان الستاك فارغًا. يُرجع صحيحًا إذا كان الستاك فارغًا، ويُرجع خطأً إذا كان خلاف ذلك.

تطبيقات الـStack:

يجد الستاك تطبيقات في مجالات مختلفة من علوم الكمبيوتر والبرمجة، بما في ذلك:

• Function Call Stack: يستخدم لإدارة استدعاءات الدوال والمتغيرات المحلية في لغات البرمجة.
• تقييم التعبير: يستخدم لتقييم التعبيرات الحسابية، والتحويل من infix إلى postfix، وحل التعبيرات اللاحقة.
• آلية التراجع: تدعم عملية التراجع في برامج تحرير النصوص والتصميم الجرافيكي.
• Backtracking: يستخدم في خوارزميات مثل بحث العمق الأول (DFS) لاستكشاف جميع المسارات الممكنة في الرسم البياني.

الخلاصة:

في الختام، الستاك هي هياكل بيانات بسيطة ولكنها قوية تلعب دورًا حاسمًا في العديد من مهام البرمجة. إن فهم كيفية عمل الستاك وتطبيقاتها يمكن أن يعزز بشكل كبير قدرات المبرمج على حل المشكلات. سواء كنت مبتدئًا أو مبرمجًا ذو خبرة، فإن إتقان الستاك أمر ضروري لبناء أنظمة برمجية فعالة وقوية.