队列和栈都是什么结构

队列和栈都是基本的数据结构，它们是现代计算机科学中最常用的数据结构之一。两种数据结构在存储和访问数据时具有不同的特点。本文将分别介绍队列和栈的定义、特点、操作、应用场景以及二者之间的异同点，旨在帮助读者更好地理解它们的作用。

一、队列定义和特点

1.定义

队列（Queue）是一种具有先进先出 (FIFO) 特性的数据结构，最先进入的元素最先被处理；新元素插入队列的一端，已有元素从队列另一端取出。队列中只能访问最后一个元素。

2.特点

队列的特点在于它只允许在队尾添加元素，在队列头部删除元素，正是这些约束使队列成为“先进先出”的数据结构。我们将队列的头部看做其起点，尾部看做其终点。

二、队列的操作

1.入队操作

当一个元素要加入到队列时，只能插入到队列的尾部。

2.出队操作

当一个元素要从队列中被提出来时，总是提取最先被加入队列的元素，即队列头部。

三、队列的应用场景

1.排队系统

队列结构在现实中经常使用在排队的场景，如银行柜台、超市收银台等商业场所安排排队。

2.信号量处理

信号量有类似的结构特性，通常需要按照先后顺序进行调度。

3.计算机中的异步任务处理

线程池和消息队列通常用来消除重复的工作以及异步任务（例如网络请求）的处理。

四、栈结构定义和特点

1.定义

栈（Stack）是一种具有 后进先出 (LIFO) 特性的线性 数据结构。

2.特点

堆栈的特点在于它允许在一个特定的顶部元素之上添加新元素，并在仅使用这些元素时从堆栈中删除顶部元素。我们将访问最后一个元素的方法称为peek，但我们在删除元素时并没有这个选项。

五、操作

1.入栈操作

向栈顶添加元素。

2.出栈操作

从栈中删除元素。

六、栈的应用场景

1.方法调用

栈在方法系统中的应用，不同的方法调用，需要记录每个方法内的局部变量，而这一个过程最好用栈数据结构来处理。

2.表达式计算

在栈的帮助下，我们可以对数学表达式进行计算。

3.编译器

编译器编译代码时，通常也需要使用堆栈来记录代码的状态以及保存变量的值。

七、队列和栈的异同点

1.对于它们的基本操作（入队与出队、入栈和出栈）来说，这些操作往往是 O(1) 的时间复杂度。

2.队列要求在队列尾部添加元素，在队列头部删除元素，而栈则允许在顶端添加元素，在顶部删除元素。

3.队列满足先进先出规则，而栈则满足后进先出规则。

总之，队列和栈都是基本的数据结构，它们被广泛应用程序中，从计算机科学到现实生活中。队列的主要应用包括：排队系统、信号量处理和异步任务处理。栈经常用于方法的调用、表达式计算和编译器中。栈和队列之间的主要区别在于顺序约束，栈的顺序约束是LIFO，而队列的顺序约束是FIFO。