Stack ใน Python อธิบายพร้อมตัวอย่าง

Stack ใน Python คืออะไร?

Stack เป็น Linear Data Structure ทำงานแบบ Last In First Out (LIFO) Element ที่เข้าไปสุดท้ายจะถูก Process ก่อน (เหมือนกองจาน)

ตัวอย่างในชีวิตจริง

กองจาน: จานแรกอยู่ล่างสุด จานสุดท้ายอยู่บนสุด ต้องการจาน ต้องยกจานบนสุดออกก่อน (Last In First Out)

การ Implement Stack ใน Python

วิธีที่ 1: ใช้ List (Simple แต่ไม่ค่อยมีประสิทธิภาพ)

Operations:

• append(item) - Push: เพิ่ม Element ท้าย Stack
• pop() - Pop: ลบและคืน Element ท้าย Stack (LIFO)

stack = []
stack.append(1)
stack.append(2)
stack.append(3)
print("Initial Stack:", stack)  # [1, 2, 3]

print("Element popped from the stack")
print(stack.pop())  # 3
print(stack.pop())  # 2

print("Stack after popping:", stack)  # [1]

# Pop from empty -> IndexError
# stack.pop()  # IndexError: pop from empty list

วิธีที่ 2: ใช้ queue.LifoQueue (Thread-Safe, Built-in)

from queue import LifoQueue

s = LifoQueue(maxsize=3)  # maxsize=0 = unlimited
s.put(1)
s.put(2)
s.put(3)

print("Is stack full:", s.full())  # True

print("Element popped from the stack")
print(s.get())  # 3
print(s.get())  # 2

print("Number of elements in stack:", s.qsize())  # 1
print("Is stack empty:", s.empty())  # False

Methods ของ LifoQueue

วิธีที่ 3: ใช้ collections.deque (แนะนำ - เร็วที่สุด)

from collections import deque

stack = deque()
stack.append(1)
stack.append(2)
stack.append(3)
print("Initial stack:", stack)  # deque([1, 2, 3])

print("Element popped from the stack")
print(stack.pop())  # 3
print(stack.pop())  # 2

print("Stack after popping:", stack)  # deque([1])

# Pop from empty -> IndexError
# stack.pop()  # IndexError

ทำไม deque ดีกว่า List?

• append() และ pop() เป็น O(1) ทั้งคู่
• List: pop() ท้ายเป็น O(1) แต่ pop(0) เป็น O(n)
• deque Thread-Safe สำหรับ Single Producer/Consumer
• Memory Efficient

Stack Class แบบ Custom (Encapsulation)

class Stack:
    def __init__(self):
        self._items = []
    
    def push(self, item):
        self._items.append(item)
    
    def pop(self):
        if self.is_empty():
            raise IndexError("Pop from empty stack")
        return self._items.pop()
    
    def peek(self):
        if self.is_empty():
            raise IndexError("Peek from empty stack")
        return self._items[-1]
    
    def is_empty(self):
        return len(self._items) == 0
    
    def size(self):
        return len(self._items)
    
    def __str__(self):
        return str(self._items)

# ใช้งาน
s = Stack()
s.push(10)
s.push(20)
print(s.peek())  # 20
print(s.pop())   # 20
print(s)         # [10]

ประยุกต์ใช้: Balanced Parentheses

def is_balanced(s):
    stack = []
    pairs = {')': '(', ']': '[', '}': '{'}
    for char in s:
        if char in '([{':
            stack.append(char)
        elif char in ')]}':
            if not stack or stack.pop() != pairs[char]:
                return False
    return not stack

print(is_balanced("({[]})"))  # True
print(is_balanced("({[})"))   # False