Стек: что это такое и применение

Один из важных терминов в программировании – стек (английское «stack»). В переводе это слово означает «стопка, куча, штабель».

Термин указывает на то, для чего предназначена эта структура в IT технологиях и как она работает.

Без знания способа сохранения и использования информации нельзя создать компьютерную программу, пройти по цепочке весь технологический процесс без сбоев.

Что такое стек (Stack)

Абстрактную структуру сохранения данных «стек» создают по принципу заталкивания и выталкивания информации (puch и pop).

Прочитай: Почему может тормозить компьютер

В некоторых языках программирования стеком называют любую структуру для хранения элементов. Но использовать сложенные в стопку данные можно только по правилу LIFO, сначала последние, а в конце – те, что попали сначала.

Особенностью стека является то, что:

1. Применяется при создании структуры последовательность складирования данных, учитывая их линейную связь.
2. Брать с произвольного места информацию не получится.
3. В первую очередь читается вершина «стопки».

После использования элемента из стека, он исчезает, уступая место следующему в очереди. Стеки могут освобождаться полностью, когда все элементы по порядку выполнят свою функцию.

Как и где используют

В современных компьютерах стеки поддерживают функцию вызова подпрограмм. В специальных ячейках сохраняется точки возврата для каждой части программы.

После вызова данные могут вернуться в стек, который содержится в оперативной памяти компьютера.

Расположенные в разных стеках локальные данные подпрограмм не мешают работать друг другу. При параллельном использовании элементов происходят общие процессы запуска программ, приложений.

Практикуется хранить в «стопках» данные. Тогда легче работать с информацией, найти нужный элемент среди разветвленной системы однотипных данных.

Советуют использовать хранилища данных, чтобы быстрее найти инструмент для создания подпрограммы, приложения. Даже новичку под силу будет справиться со сложными типами информации.

В программировании используют стек технологий. Без него нельзя создать сайт или разработать компьютерную игру.

Набор инструментов для IT-технологий хранится в определенной «стопке». Каждому программисту важно уметь подобрать необходимый для работы стек.

Эффективность будущих программ зависит от инструментов, используемых для их создания. При этом элементы последовательно должны располагаться в стеках.

Применять стеки можно в математике при работе с числами. Они эффективны при создании алгоритмов, как простых, так и сложных.

Типы стеков

Программисты в работе используют два вида стеков. Один из них связан с возможностью сохранить точки вызова программы при переходе на другой фрагмент кода. Это стек вызовов.

Анализом разветвленных однотипных данных можно с помощью другой структуры. Оба типа близки друг с другом по принципам работы, различаясь лишь нюансами использования.

Стек вызовов

Структура занимается:

• отслеживанием тех функций программы, которые вызвали, но они не завершились;
• обрабатыванием параметров функций и локальных переменных;
• сохранением всех точек вызова программы.

Все вызванные функции используются по порядку. Сначала вынимается помещенная последней. И так по порядку до текущей точки выполнения. При этом после использования функция из стека удаляется.

Используя такую структуру в работе, можно сохранить в ней адрес, куда надо вернуться после выхода из функции вызова. В сегменте хранилища остаются копии тех регистров, к которым необходимо возвратиться.

Как только функции вызова выполнены, эта часть удаляется из общей стопки. Так освобождается память компьютера для других локальных данных.

Читайте также: Что такое децентрализованные финансы (DeFi)

Нельзя, чтобы вложенных в хранилище вызовов было много, когда функция «А» вызывает функцию «В», после следующую – «С» и так далее. Переполненные ячейки приведут к сбою в работе компьютера.

Стек данных

Этот тип структуры используется, когда надо:

1. Быстро найти данные, находящиеся в сложной системе хранения – дереве.
2. Проанализировать их.
3. Использовать вложенные функции по порядку.

Принцип работы стека данных: кладем первым – берем в последнюю очередь.

Простой системой хранения данных, стеком, пользоваться легко. Как базовая структура данных он применим в создании сложных и простых программ, используемых в технологическом производстве.

Преимущество в использовании этой структуры в том, что выделение памяти здесь происходит быстро. Функция, находясь внутри стопки, не исчезает. К ней можно обратиться в нужное время. После извлечения она уничтожается.

Минусом использования является то, что места в хранилище мало. Для сложных действий понадобятся другие структуры.