Stapel vs. Warteschlange: Unterschied und Vergleich

Stacks und Queues sind Funktionen in der Programmiersprache, die den Benutzer bei der Lösung auftretender Probleme im Programm unterstützen.

Obwohl sowohl Stack als auch Queue weitgehend unter den nicht-primitiven Datenstrukturen kategorisiert werden, unterscheiden sie sich in mehreren Aspekten voneinander.

Key Take Away

1. Stapel implementieren eine Last-In-First-Out (LIFO)-Datenstruktur, bei der das neueste Element zuerst entfernt wird, während Warteschlangen einer First-In-First-Out (FIFO)-Struktur folgen, wobei das älteste Element zuerst entfernt wird.
2. Bei Stapeln wird oben ein- und ausgelagert, bei Staus hinten ein- und vorn entnommen.
3. Stapel eignen sich besser für Situationen, in denen Umkehrungen oder Rückverfolgungen erforderlich sind, während Warteschlangen besser für Szenarien geeignet sind, bei denen es um die Planung oder Aufrechterhaltung der Reihenfolge von Elementen geht.

Stack gegen Warteschlange

Der Unterschied zwischen Stack und Queue besteht darin, dass beim Stack das Löschen des Elements an einem Ende erfolgt und das Hinzufügen des Elements in der geordneten Liste selbst, bekannt als TOS, erfolgt. Im Fall der Warteschlange hingegen werden Elemente am selben Ende gelöscht und eingefügt.

Der Stapel kann als lineare Datenstruktur beschrieben werden, die als nicht-primitiv bezeichnet werden kann.

An einem Ende wird das vordefinierte Element entfernt und dieser geordneten Liste, die als TOS oder Stapelspitze bezeichnet wird, werden neue Funktionen hinzugefügt. Der Stapel kann die Ausführung grundlegender Operationen wie PUSH und POP aufweisen.

Die Warteschlange wird auch als nicht-primitiver Typ einer linearen Datenstruktur betrachtet. Es ist eine Ansammlung von Elementen, die einander ähnlich sind.

Es hat zwei Enden, das seltene Ende und das vordere Ende, an denen Elemente eingefügt bzw. gelöscht werden. Die Warteschlange kann grundlegende Vorgänge wie das Einreihen und Entfernen aus der Warteschlange ausführen.

Vergleichstabelle

Vergleichsparameter	Stapeln	Warteschlange
Arbeitsprinzip	Das mit dem Stack verbundene Arbeitsprinzip wird als LIFO oder als letztes in der First-Out-Liste betrachtet.	In dieser Stapeldatenstruktur können Elemente mit einem Ende eingefügt und mit demselben Ende gelöscht werden.
Verwendung von Zeigern und Operationen	Die Anzahl der im Stapel verwendeten Zeiger ist eins. Die in dieser Datenstruktur durchgeführten Operationen sind Push und Pop.	Die Anzahl der in der Warteschlange verwendeten Zeiger beträgt zwei. Die in dieser Datenstruktur durchgeführten Operationen sind Enqueue und Dequeue.
Struktur	Bei der Warteschlange ist das hintere Ende für das Einfügen und das vordere Ende für das Löschen von Elementen zuständig.	Im Gegensatz zur Warteschlange ist die Stapeldatenstruktur nicht mit Varianten verknüpft. Die damit verbundene Umsetzung ist einfacher.
Varianten	Diese Datenstruktur verfügt über Varianten wie Prioritätswarteschlange, zirkuläre Warteschlange und doppelendige Warteschlange. Die Umsetzung ist vergleichsweise aufwändig.	Die Prüfung eines leeren Zustands, der dem Stapel zugeordnet ist, ist Top == – 1. Die Prüfung des vollständigen Zustands des Stapels ist Top == Max – 1.
Zustandsprüfung	Die Prüfung des leeren Zustands ist Front == -1|| Vorne ++ Hinten + 1 und die Prüfung des vollständigen Zustands ist Hinten == Max – 1.	Die Prüfung des leeren Zustands ist Front == -1|| Vorne ++ Hinten + 1, und die Prüfung des vollständigen Zustands ist Hinten == Max – 1.

Was ist Stack?

Das letzte zum Stapel hinzugefügte Element wird gelöscht, wenn das Einfügen oder Löschen von oben ausgeführt wird. Aus diesem Grund wird es als Last-In-First-Out-Listentyp oder LIFO bezeichnet.

Es gibt verschiedene Implementierungen des Stapels, z. B. Rückgängigmachen in der Textverarbeitung, Java Virtual Machine, Parsing eines Compilers, PostScript-Sprache für Drucker,

Zurück-Schaltfläche des Webbrowsers, Einbinden von Funktionsaufrufen in Compiler usw. Die Implementierung des Stapels kann auf zwei Arten erfolgen: statisch und dynamisch.

Stack wird in statischer Implementierung mit Hilfe von Arrays entwickelt.

Obwohl bekannt ist, dass die statische Implementierung mühelos ist, erlaubt sie die Angabe der Stapelgröße nur während des Programmentwurfs, danach kann die Überprüfung der Länge nicht mehr durchgeführt werden.

Es wird davon ausgegangen, dass die statische Implementierung keine hohe Effizienz im Zusammenhang mit der Speichernutzung aufweist. Andererseits wird die dynamische Implementierung auch als verknüpfte Listendarstellung bezeichnet.

Zeiger werden zum Implementieren von Datenstrukturen mit Stack-Typ verwendet.

Wir können beispielsweise sagen, dass, wenn die Keksverpackung an einem Ende aufgerissen wird, die Kekse von dort herausgenommen (Plopp) und wieder zurückgelegt werden können (Pushing).

Was ist Warteschlange?

Dies wird als FIFO oder First-In-First-Out-Listentyp bezeichnet. Die Warteschlangenimplementierung kann in eine statische und eine dynamische Implementierung verzweigt werden.

In einer statischen Implementierung, wenn Arrays zur Implementierung einer Warteschlange verwendet werden, sollte zuvor sichergestellt werden, dass eine bestimmte Anzahl von Elementen in der Zeile gespeichert werden soll.

Dies geschieht, da die Größe des Arrays vor der Verarbeitung oder dem Entwurf sichergestellt werden muss. Der vordere Teil der Warteschlange umfasst den Anfangsstandort des Arrays und der hintere Teil den endgültigen Standort der Warteschlange.

Die dynamische Implementierung hat eine verknüpfte Darstellung, wo das Datenfeld vorhanden ist.

Der Wert der verknüpften Darstellung wird deutlich, wenn ein Element inmitten von Gruppen mit anderen Aspekten eingefügt oder gelöscht werden muss.

Die Warteschlange kann auf verschiedene Weise angewendet werden, z. B. zur Verkehrsanalyse, als Datenpuffer, zur Bestimmung der Anzahl der in einem Supermarkt benötigten Kassierer,

Zuweisung von Anforderungen an gemeinsam genutzte Ressourcen wie Prozessoren oder Drucker, asynchrone Datenübertragung und vieles mehr.

Wir können zum Beispiel sagen, dass wir, wenn wir darauf warten, bedient zu werden, eine Warteschlange für den Erhalt von Diensten bilden, die als Warteschlange betrachtet werden kann.

Hauptunterschiede zwischen Stack und Queue

1. Das Arbeitsprinzip des Stapels ist bekanntlich der LIFO-Listentyp, während das Arbeitsprinzip der Warteschlange der FIFO-Listentyp ist.
2. Die Verwendung von Zeigern im Stapelfall ist eins und im Fall der Warteschlange sind es zwei.
3. Beim Stapel können Elemente am selben Ende eingefügt und gelöscht werden. Im Fall der Warteschlange ist das hintere Ende mit der Sucht und das vordere Ende mit der Löschung von Elementen verbunden.
4. Der Stapel hat keine Varianten, während die Warteschlange Varianten hat.
5. Die Stack-Implementierung ist einfacher, die Warteschlangen-Implementierung jedoch komplexer als die des Stacks.

Referenzen

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0305054818301977
2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8560943/