moea_joint_essay 112年 [資訊] 資訊管理、程式設計

第三題

📖 題組：
在計算機科學中，「stack」是 1 種常見的資料結構，請回答下列問題：（3 題，共 15 分）

📝 此題為申論題，共 3 小題

小題 (三)

請基於「stack」概念就以下問題設計 1個程式(若程式非基於「stack」概念進行實作，將不予計分)：
將 4 個浮點數(20.22、12.21、70.25 和 58.29)插入 1 個 stack 中，然後逐一從該 stack 中移除它們，且必須能檢測該 stack 是否已為空。（6 分）

使用 Python、C 或 Java 等常見語言實作，設計一個陣列或串列來模擬 stack。實作 push、pop、is_empty 功能，並依題目給的數值依序推入，再迴圈取出直到空。

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以下使用 Python 程式語言，基於 List (串列) 實作 Stack 的概念：

# 建立一個 Stack 類別

請說明何謂「stack」？（3 分）

定義 Stack 是一種後進先出 (LIFO, Last-In-First-Out) 的線性資料結構，並提到基本操作 Push 和 Pop。

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堆疊 (Stack) 是一種基於「後進先出」(LIFO, Last-In-First-Out) 原則運作的線性資料結構。在堆疊中，所有資料的加入（Push/推入）與移除（Pop/彈出）動作都只能在同一端進行，這一端被稱為「頂端」(Top)。最後被放入堆疊的元素，將會是第一個被取出的元素。

請以 2 個實際應用案例具體說明如何使用「stack」？（6 分）

提出兩個常見且經典的 stack 應用場景：函式呼叫(Function Call Stack) 和復原機制(Undo Mechanism) 或括號匹配、瀏覽器上一頁。

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函式呼叫堆疊 (Function Call Stack)：在程式執行時，當主程式呼叫子函式時，系統會將主程式目前的執行狀態及返回記憶體位址「Push」到系統堆疊中；當子函式執行完畢後，系統會從堆疊中「Pop」出該位址並返回主程式繼續執行，保證了多層函式呼叫的正確順序。
軟體中的復原/上一步機制 (Undo Mechanism)：在文書處理軟體或瀏覽器中，使用者的每一次操作或瀏覽網頁紀錄都會被「Push」到一個堆疊中。當使用者按下「復原(Ctrl+Z)」或「上一頁」時，系統會從堆疊中「Pop」出最近一次的操作紀錄，以回復到前一個狀態。

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