Deall Staciau yn y Gwyddoniaeth Gyfrifiadurol gyda Ruby

Mae staciau yn un o'r strwythurau data sylfaenol yn y gwyddoniaeth gyfrifiadurol. Mae'n bwysig deall sut maen nhw'n gweithio, yn enwedig os ydych chi'n gweithio gyda iaith raglennu fel Ruby. Yn yr erthygl hon, byddwn yn archwilio beth yw staciau, sut maen nhw'n gweithredu, a sut i'w defnyddio yn Ruby. Byddwn hefyd yn rhoi enghreifftiau o god i ddangos sut i greu a defnyddio staciau yn eich rhaglenni.

Beth yw Staciau?

Mae staciau yn strwythurau data sy'n dilyn y dull "Last In, First Out" (LIFO). Mae hyn yn golygu bod y data a ychwanegir yn gyntaf yn cael ei ddynnu yn olaf. Mae staciau'n teimlo fel tanc o ddirgelion lle mae'r eitem bennaf ar ben y tanc, a'r eitemau eraill yn cael eu gorchuddio. Mae'r ddau weithred sylfaenol ar gyfer staciau yn cynnwys:

Push: Ychwanegu eitem i'r stac.
Pop: Tynnu eitem o'r stac.

Pam Mae Staciau yn Defnyddiol?

Mae staciau'n ddefnyddiol mewn sawl cyd-destun, gan gynnwys:

Cadw cofrestr o weithrediadau yn ystod rhaglenni.
Gweithredu algorithmau fel y rhai sy'n seiliedig ar adferiad.
Gweithio gyda chydrannau fel y rhai sy'n gysylltiedig â'r fframwaith.

Sut i Greu Stac yn Ruby

Mae Ruby yn cynnig dulliau syml i greu staciau. Gallwn ddefnyddio'r dosbarth Array i greu stac. Dyma enghraifft o sut i wneud hyn:

class Stack
  def initialize
    @stack = []
  end

  def push(item)
    @stack.push(item)
  end

  def pop
    @stack.pop
  end

  def peek
    @stack.last
  end

  def empty?
    @stack.empty?
  end

  def size
    @stack.size
  end
end

Yn y cod uchod, rydym wedi creu dosbarth o'r enw Stack sy'n cynnwys dulliau i ychwanegu, tynnu, a gwirio'r eitemau yn y stac.

Defnyddio'r Stac

Gadewch i ni edrych ar sut i ddefnyddio'r dosbarth Stack a grëwyd gennym:

# Creu stac
my_stack = Stack.new

# Ychwanegu eitemau i'r stac
my_stack.push(1)
my_stack.push(2)
my_stack.push(3)

# Gwirio'r eitem bennaf
puts "Eitem bennaf: #{my_stack.peek}" # Dylai ddangos 3

# Tynnu eitem o'r stac
puts "Tynnu eitem: #{my_stack.pop}" # Dylai ddangos 3
puts "Eitem bennaf ar ôl pop: #{my_stack.peek}" # Dylai ddangos 2

# Gwirio os yw'r stac yn wag
puts "A yw'r stac yn wag? #{my_stack.empty?}" # Dylai ddangos false

# Gwirio maint y stac
puts "Maint y stac: #{my_stack.size}" # Dylai ddangos 2

Mae'r enghraifft hon yn dangos sut i greu stac, ychwanegu eitemau, tynnu eitemau, a gwirio'r maint a'r eitem bennaf.

Algorithmau sy'n Defnyddio Staciau

Mae staciau'n cael eu defnyddio mewn sawl algorithm. Dyma rai enghreifftiau o ble gallwn eu defnyddio:

Adferiad: Gallwn ddefnyddio staciau i adfer gweithrediadau yn ôl y drefn a wnaed.
Gweithrediadau ar ddirgelion: Mae staciau'n ddefnyddiol ar gyfer gweithredu algorithmau sy'n seiliedig ar ddirgelion.
Gweithredu ar dderbyniadau: Gallwn ddefnyddio staciau i gadw cofrestr o dderbyniadau yn ystod gweithrediadau.

Enghraifft o Algorithm Adferiad

Dyma enghraifft o sut i ddefnyddio staciau i adfer gweithrediadau:

class UndoStack
  def initialize
    @stack = Stack.new
  end

  def perform_action(action)
    @stack.push(action)
    puts "Gweithrediad: #{action} wedi'i berfformio."
  end

  def undo
    if !@stack.empty?
      action = @stack.pop
      puts "Gweithrediad: #{action} wedi'i adfer."
    else
      puts "Nid oes unrhyw weithrediadau i'w adfer."
    end
  end
end

# Defnyddio'r UndoStack
undo_stack = UndoStack.new
undo_stack.perform_action("Gosod y lliw")
undo_stack.perform_action("Cynyddu'r maint")
undo_stack.undo
undo_stack.undo
undo_stack.undo

Mae'r enghraifft hon yn dangos sut i ddefnyddio staciau i gadw cofrestr o weithrediadau a'u adfer pan fo angen.

Casgliad

Mae staciau yn strwythurau data pwysig yn y gwyddoniaeth gyfrifiadurol. Mae'n hawdd eu creu a'u defnyddio yn Ruby, gan eu gwneud yn ddull effeithiol ar gyfer rheoli data. Trwy ddeall sut i ddefnyddio staciau, gallwch wella eich sgiliau rhaglenni a datblygu algorithmau mwy cymhleth.

Gobeithio bod yr erthygl hon wedi rhoi gwybodaeth fanwl i chi am staciau a sut i'w defnyddio yn Ruby. Peidiwch ag oedi i archwilio mwy o fanylion a chymhwyso'r wybodaeth hon yn eich prosiectau rhaglenni!