Bagaimana cara kerja stack?

Bagaimana cara kerja stack? 

Stack adalah struktur data yang bekerja berdasarkan prinsip LIFO (Last-In-First-Out), yang berarti elemen terakhir yang dimasukkan ke dalam tumpukan (stack) akan menjadi yang pertama dikeluarkan. Stack biasanya digunakan dalam pemrograman untuk mengelola tumpukan data, penelusuran rekursif, manajemen memori, dan dalam banyak aplikasi lainnya. Cara kerja stack dapat dijelaskan sebagai berikut:

Penambahan Elemen (Push):

Elemen-elemen baru ditambahkan ke atas (atau ujung lainnya, tergantung implementasinya) dari stack. Elemen yang terakhir dimasukkan menjadi elemen paling atas.

Operasi penambahan elemen ke dalam stack disebut "push." Saat melakukan push, alamat atau referensi elemen terbaru dalam stack akan bergeser ke atas.

Penghapusan Elemen (Pop):

Elemen yang ada di puncak stack (elemen terakhir yang dimasukkan) dapat dihapus.

Operasi penghapusan elemen dari stack disebut "pop." Saat melakukan pop, elemen yang dihapus adalah elemen teratas, dan stack akan menggeser elemen teratas ke elemen di bawahnya.

Akses Elemen Teratas (Peek):

Anda dapat melihat elemen teratas stack tanpa menghapusnya. Operasi ini disebut "peek."

Pengecekan Status Stack:

Anda dapat memeriksa apakah stack kosong atau penuh. Stack dianggap kosong jika tidak ada elemen di dalamnya, dan dianggap penuh jika kapasitasnya terbatas dan elemen yang dimasukkan mencapai kapasitas maksimalnya.

Implementasi:

Stack dapat diimplementasikan menggunakan berbagai struktur data, seperti array atau linked list. Kedua pendekatan ini memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing.

Saat menggunakan array, perlu memantau indeks teratas stack untuk operasi push dan pop. Saat menggunakan linked list, elemen baru ditambahkan atau dihapus di depan linked list.

Contoh Penggunaan:

Stack sering digunakan dalam bahasa pemrograman untuk mengelola panggilan fungsi (call stack) dalam rekursi, manajemen tautan balik (undo/redo), evaluasi ekspresi matematika, dan dalam berbagai algoritma, seperti penelusuran dalam kedalaman terutang (depth-first search) dalam grafik.

Contoh stack sederhana dalam pemrograman menggunakan Python:

# Inisialisasi stack sebagai list

stack = []

# Push elemen ke stack

stack.append(1)

stack.append(2)

stack.append(3)

# Pop elemen dari stack

popped_element = stack.pop()

print(popped_element)  # Output: 3

# Peek elemen teratas stack

top_element = stack[-1]

print(top_element)  # Output: 2

Ini adalah dasar cara kerja stack. Stack sangat berguna dalam banyak situasi di mana Anda perlu mengelola data dalam urutan tertentu, dan prinsip LIFO adalah inti dari fungsionalitasnya.

Beberapa contoh penggunaan stack dalam pemrograman:

Manajemen Panggilan Fungsi (Call Stack):

Dalam bahasa pemrograman, stack digunakan untuk mengelola panggilan fungsi. Ketika sebuah fungsi dipanggil, konteks eksekusi (termasuk variabel lokal) ditambahkan ke stack. Ketika fungsi selesai dieksekusi, konteks tersebut dihapus dari stack.

Ini memungkinkan pemanggilan fungsi yang bersarang (rekursi) dan memastikan bahwa fungsi yang terakhir dipanggil selalu yang pertama selesai dieksekusi.

Manajemen Tautan Balik (Undo/Redo):

Dalam banyak aplikasi, seperti editor teks atau aplikasi desain grafis, stack digunakan untuk mengelola tautan balik. Setiap tindakan pengguna (seperti mengetik atau menggambar) direkam dalam stack. Saat pengguna mengklik "undo," tindakan terakhir dihapus dari stack dan diterapkan saat pengguna mengklik "redo."

Evaluasi Ekspresi Matematika (Expression Evaluation):

Stack digunakan untuk mengevaluasi ekspresi matematika, terutama ekspresi infix yang digunakan manusia (seperti 3 + 4). Dalam evaluasi ekspresi, ekspresi dipecah menjadi token (misalnya, operator dan operand), dan stack digunakan untuk menyusun operasi sesuai urutan yang benar.

Penelusuran dalam Kedalaman Terutang (Depth-First Search):

Dalam algoritma penelusuran grafik, stack digunakan untuk mengelola simpul yang akan dikunjungi. Ketika Anda mengunjungi simpul, Anda menambahkan simpul-simpul tetangga ke stack. Ini memungkinkan Anda untuk menjelajahi grafik dalam kedalaman terlebih dahulu.

Manajemen Memori:

Stack digunakan dalam manajemen memori dalam pemrograman. Pada banyak bahasa pemrograman, variabel lokal disimpan dalam stack, dan ketika fungsi selesai dieksekusi, memori yang terkait dengan variabel tersebut secara otomatis dibebaskan.

Pemecahan Masalah Rekursif:

Dalam pemecahan masalah rekursif, stack digunakan untuk menyimpan tumpukan pemanggilan rekursif. Ini membantu dalam menghindari stack overflow saat menyelesaikan masalah yang dalam.

Validasi Ekspresi (Expression Validation):

Stack dapat digunakan untuk memvalidasi ekspresi matematika atau bahkan tanda kurung dalam ekspresi, memastikan bahwa tanda kurung terbuka dan tertutup dalam urutan yang benar.

Stack adalah struktur data yang kuat dan serbaguna yang memiliki banyak aplikasi dalam pemrograman. Pengertian prinsip LIFO sangat penting untuk memahami bagaimana stack bekerja dan digunakan dalam berbagai konteks.

Contoh stack dalam kehidupan sehari-hari:

Tumpukan Buku:

Ketika Anda menumpuk beberapa buku di atas meja, buku terakhir yang Anda letakkan di atas (yang paling baru) akan menjadi yang pertama Anda ambil saat Anda ingin membacanya.

Piring di Dapur:

Anda dapat membayangkan piring-piring yang Anda cuci dan letakkan di tumpukan. Piring terakhir yang Anda cuci akan berada di atas tumpukan, dan Anda akan mengambil piring terakhir tersebut saat memerlukannya.

Tumpukan Koin:

Ketika Anda menumpuk koin di atas meja, koin terbaru yang Anda tambahkan ke tumpukan akan menjadi yang pertama Anda ambil saat Anda ingin mengambil koin.

Operasi dasar pada stack (dalam konteks komputer atau struktur data):

Push: Menambahkan elemen ke atas stack.

Pop: Menghapus elemen teratas dari stack.

Peek (atau Top): Melihat elemen teratas stack tanpa menghapusnya.

isEmpty: Memeriksa apakah stack kosong.

isFull (jika stack memiliki batasan kapasitas): Memeriksa apakah stack penuh.

Konsep stack diterapkan dalam berbagai kegiatan dan aplikasi, termasuk:

Pemanggilan Fungsi (Function Calls):

Ketika Anda memanggil fungsi dalam kode program, aliran eksekusi mengikuti prinsip LIFO, di mana fungsi yang terakhir dipanggil adalah yang pertama selesai dieksekusi. Data konteks fungsi (seperti variabel lokal) disimpan dalam stack panggilan (call stack).

Manajemen Memori:

Stack digunakan untuk mengelola alokasi memori pada level runtime. Variabel lokal, alamat pengembalian, dan data konteks fungsi disimpan dalam stack memori dan dihapus saat fungsi selesai dieksekusi.

Rekursi (Recursion):

Ketika sebuah fungsi memanggil dirinya sendiri secara rekursif, konsep stack digunakan untuk melacak pemanggilan fungsi rekursif. Setiap pemanggilan rekursif ditumpuk di atas yang sebelumnya.

Manajemen Tautan Balik (Undo/Redo):

Aplikasi seperti pengolah kata atau pengedit gambar menggunakan stack untuk mengelola tautan balik. Setiap tindakan pengguna direkam dalam stack untuk kemudian dapat di-"undo" atau "redo."

Evaluasi Ekspresi Matematika:

Stack digunakan dalam evaluasi ekspresi matematika dalam urutan yang benar. Operasi dan operand dieksekusi sesuai dengan prinsip LIFO.

Pengolahan Antrian (Queue Processing):

Dalam beberapa kasus, stack digunakan untuk mengelola antrian proses atau tugas yang harus dikerjakan. Proses terbaru ditempatkan di atas tumpukan, dan yang paling atas akan dikerjakan terlebih dahulu.

Stack adalah konsep yang sangat penting dalam komputer dan pemrograman, dan ini juga memiliki aplikasi di luar dunia komputer dalam kehidupan sehari-hari, seperti contoh-contoh di atas.