[Data Structure] 스택(Stack)

1. 스택 (Stack)

• 데이터를 제한적으로 접근할 수 있는 구조
  • 한쪽 끝에서만 자료를 넣거나 뺄 수 있는 구조
• 가장 나중에 쌓은 데이터를 가장 먼저 빼낼 수 있는 데이터 구조
  • 큐: FIFO 정책
  • 스택: LIFO 정책

- 스택 구조

• 스택은 LIFO(Last In, Fisrt Out) 또는 FILO(First In, Last Out) 데이터 관리 방식을 따름
  • LIFO: 마지막에 넣은 데이터를 가장 먼저 추출하는 데이터 관리 정책
  • FILO: 처음에 넣은 데이터를 가장 마지막에 추출하는 데이터 관리 정책
• 대표적인 스택의 활용
  • 컴퓨터 내부의 프로세스 구조의 함수 동작 방식
• 주요 기능
  • push(): 데이터를 스택에 넣기
  • pop(): 데이터를 스택에서 꺼내기
• Visualgo 사이트에서 시연해보며 이해하기 (push/pop 만 클릭해보며): https://visualgo.net/en/list

- 스택 구조와 프로세스 스택

• 스택 구조는 프로세스 실행 구조의 가장 기본
  • 함수 호출시 프로세스 실행 구조를 스택과 비교해서 이해 필요

# 재귀 함수

def recursive(data) :
  if data < 0 :
    print('ended')
  else :
    print(data)
    recursive(data - 1)
    print('returned', data)

recursive(4)  # 4
              # 3
              # 2
              # 1
              # 0
              # ended
              # returned 0
              # returned 1
              # returned 2
              # returned 3
              # returned 4

- 자료 구조 스택의 장단점

• 장점
  • 구조가 단순해서, 구현이 쉽다.
  • 데이터 저장/읽기 속도가 빠르다.
• 단점 (일반적인 스택 구현시)
  • 데이터 최대 갯수를 미리 정해야 한다.
    • 파이썬의 경우 재귀 함수는 1000번까지만 호출이 가능함
  • 저장 공간의 낭비가 발생할 수 있음
    • 미리 최대 갯수만큼 저장 공간을 확보해야 함

스택은 단순하고 빠른 성능을 위해 사용되므로, 보통 배열 구조를 활용해서 구현하는 것이 일반적임. 이 경우, 위에서 열거한 단점이 있을 수 있음

- 파이썬 리스트 기능에서 제공하는 메서드로 스택 사용해보기

• append(push), pop 메서드 제공

data_stack.append(1)
data_stack.append(2)

data_stack  # [1, 2]

# .pop() -> 데이터 꺼내기
data_stack.pop()  # 2

2. 프로그래밍 연습

# 연습 : 리스트 변수로 스택을 다루는 pop, push 기능 구현해보기

stack_list = list()

def push(data) :
  stack_list.append(data)

def pop() :
  data = stack_list[-1]
  del stack_list[-1]
  return data

for index in range(10) :
  push(index)

pop()  # 9
pop()  # 8
pop()  # 7