Pino

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

Tietojenkäsittelytieteessä pino (engl. stack) on abstrakti tietotyyppi, jonka toimintaperiaate on viimeksi sisään, ensimmäiseksi ulos (LIFO-periaate, Last In First Out; vrt. jono). Sitä voidaan verrata pöydällä olevaan lautaspinoon, koska sen alta tai keskivälistä ei voi poimia alkioita. Pinolle on määritelty seuraavat operaatiot:

  • push: lisää alkion pinon päällimmäiseksi
  • pop: poimii pinon päällimmäisen alkion (eli samanaikaisesti palauttaa ja poistaa sen)
  • empty: tarkistaa, onko pino tyhjä

Lisäksi usein:

  • peek tai top: palauttaa pinon päällimmäisen alkion poistamatta sitä (sama kuin peräkkäiset pop ja push)

Joskus myös:

  • full: tarkistaa, onko pino täysi

Kaikki pinolle määritetyt operaatiot saadaan suoriutumaan vakioajassa eli koosta riippumatta, jos pino toteutetaan esimerkiksi linkitettynä listana.

Suorittimen käskykantaan on lähes aina sisäänrakennettu tehokas ajonaikainen pino, joka hallitsee aliohjelmien kutsu- ja paluuosoitteita, kutsuparametreja ja paikallisia muuttujia. Se on välttämätön rekursiivisten aliohjelmien toteuttamiseen.

Sovelluksia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Jäsennys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pinoa voidaan käyttää apuna jäsentämisessä. Tietokoneen pitää laskea esimerkiksi seuraava laskutoimitus:

((1+2)*(3+4)/3)+3 = 10

Yhtälö voidaan muuttaa postfix-muotoon eli muotoon, jossa ei tarvita sulkuja. Muunnos voidaan tehdä Shunting yard -algoritmilla, joka sekin käyttää pinoa.

1 2 + 3 4 + * 3 / 3 +

Tämän jälkeen laskutoimitus on helppo toteuttaa pinon avulla: Edetään askel askeleelta vasemmalta oikealle lisäten lukuja pinoon. Kun törmätään operaattoriin, pinosta poimitaan tarvittava määrä lukuja ja tehdään operaattorin määrittämä laskutoimitus niiden välillä. Laskutoimituksen tulos tallennetaan takaisin pinoon. Syötteen loputtua vastaus on luettavissa pinosta.

syöte operaatio pinon sisältö
  [ ]
1 Lisää [ 1 ]
2 Lisää [ 1, 2 ]
+ Summa [ 3 ]
3 Lisää [ 3, 3 ]
4 Lisää [ 3, 3, 4 ]
+ Summa [ 3, 7 ]
* Tulo [ 21 ]
3 Lisää [ 21, 3 ]
/ Osamäärä [ 7 ]
3 Lisää [ 7, 3 ]
+ Summa [ 10 ]

Ajonaikainen pino[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tietokoneisiin on lähes aina sisäänrakennettu erityinen ajonaikainen pino, joka on varattu aliohjelmakutsujen toteutukseen ja toimii nopeilla konekäskyillä. Aliohjelman kutsussa pinoon lisätään ainakin:

  • välitettävät parametrit
  • paluuosoite
  • uudet paikalliset muuttujat

Tätä arvokokoelmaa kutsutaan aktivaatiotietueeksi. Se lisätään pinoon jokaisen kutsun yhteydessä ja poistetaan aliohjelman palatessa. Näin aliohjelmia voidaan kutsua sisäkkäin ja ne voivat myös kutsua itseään.

Ajonaikainen pino on yleisesti toteutettu kiinteänä muistialueena ja pinon päähän osoittavana pino-osoitinrekisterinä. Päättymätön rekursio aiheuttaakin pinon täyttymisen ja ajonaikaisen virheen.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vastaavia abstrakteja tietotyyppejä:

Toteutukseen sopivia tietorakenteita: