Stack Di Informatika: Pengertian, Cara Kerja, Dan Implementasi

by Jhon Lennon 63 views

Hey guys! Pernah denger istilah stack di dunia informatika? Mungkin buat sebagian orang, istilah ini terdengar asing. Tapi, percayalah, stack itu penting banget dan sering banget dipake dalam berbagai aplikasi yang kita gunakan sehari-hari. Nah, di artikel ini, kita bakal bahas tuntas tentang stack, mulai dari pengertiannya, cara kerjanya, sampai implementasinya dalam berbagai kasus. So, keep reading!

Apa Itu Stack?

Oke, jadi gini, stack itu secara sederhana bisa diartikan sebagai sebuah struktur data linear yang mengikuti prinsip LIFO (Last In First Out). Apa maksudnya? Gampangnya, elemen yang terakhir masuk ke dalam stack, dialah yang pertama kali keluar. Bayangin aja tumpukan piring di dapur. Piring yang baru dicuci dan ditaruh paling atas, pasti itu yang pertama kali diambil saat mau dipakai, kan? Nah, konsepnya mirip banget!

Dalam dunia informatika, stack ini diimplementasikan sebagai sebuah wadah untuk menyimpan data. Data yang disimpan bisa berupa apa saja, mulai dari angka, karakter, objek, atau bahkan alamat memori. Yang penting, cara akses datanya harus mengikuti prinsip LIFO tadi. Jadi, kita cuma bisa mengakses elemen yang berada di top alias paling atas dari stack. Ada dua operasi dasar yang bisa kita lakukan pada stack, yaitu:

  • Push: Menambahkan elemen baru ke top dari stack.
  • Pop: Menghapus elemen yang berada di top dari stack.

Selain dua operasi dasar itu, ada juga beberapa operasi lain yang sering digunakan, seperti:

  • Peek: Melihat elemen yang berada di top dari stack tanpa menghapusnya.
  • isEmpty: Mengecek apakah stack dalam keadaan kosong atau tidak.
  • isFull: Mengecek apakah stack sudah penuh atau belum (biasanya digunakan pada implementasi stack dengan ukuran terbatas).

Stack ini punya banyak banget kegunaan dalam dunia pemrograman. Salah satu contohnya adalah dalam manajemen memori. Ketika sebuah fungsi dipanggil, alamat kembalinya (return address) akan disimpan di dalam stack. Setelah fungsi selesai dieksekusi, alamat kembalinya akan diambil dari stack untuk melanjutkan eksekusi program. Selain itu, stack juga sering digunakan dalam implementasi undo-redo functionality pada aplikasi-aplikasi seperti text editor atau image editor. Jadi, setiap kali kita melakukan sebuah aksi, state sebelumnya akan disimpan di dalam stack. Kalau kita mau melakukan undo, state terakhir akan diambil dari stack dan dikembalikan ke aplikasi.

Stacks are fundamental data structures with numerous applications, from compilers and operating systems to calculators and web browsers. Imagine evaluating mathematical expressions: stacks can store operators and operands temporarily, enabling the correct order of operations (PEMDAS/BODMAS) to be followed. Compilers use stacks to parse code, manage function calls, and allocate memory. Web browsers leverage them to track browsing history, allowing the back and forward buttons to function seamlessly.

Cara Kerja Stack

Sekarang, mari kita bahas lebih detail tentang cara kerja stack. Seperti yang udah disebutkan sebelumnya, stack bekerja dengan prinsip LIFO. Untuk lebih jelasnya, mari kita simak ilustrasi berikut:

  1. Awalnya, stack dalam keadaan kosong.
  2. Kita melakukan operasi push untuk menambahkan elemen 'A' ke dalam stack. Sekarang, 'A' menjadi elemen top dari stack.
  3. Kita melakukan operasi push lagi untuk menambahkan elemen 'B' ke dalam stack. Sekarang, 'B' menjadi elemen top dari stack, dan 'A' berada di bawahnya.
  4. Kita melakukan operasi push lagi untuk menambahkan elemen 'C' ke dalam stack. Sekarang, 'C' menjadi elemen top dari stack, 'B' berada di bawahnya, dan 'A' berada paling bawah.
  5. Kita melakukan operasi pop. Elemen 'C' yang berada di top akan dihapus dari stack. Sekarang, 'B' menjadi elemen top dari stack.
  6. Kita melakukan operasi pop lagi. Elemen 'B' yang berada di top akan dihapus dari stack. Sekarang, 'A' menjadi elemen top dari stack.
  7. Kita melakukan operasi pop lagi. Elemen 'A' yang berada di top akan dihapus dari stack. Sekarang, stack kembali dalam keadaan kosong.

Dari ilustrasi di atas, kita bisa lihat bahwa elemen yang terakhir masuk ('C'), dialah yang pertama kali keluar saat operasi pop. Begitu seterusnya sampai stack kosong.

Dalam implementasinya, stack bisa diimplementasikan menggunakan array atau linked list. Masing-masing punya kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Kalau menggunakan array, kita perlu menentukan ukuran stack di awal. Kalau ukuran stack sudah penuh, kita tidak bisa menambahkan elemen baru lagi (kecuali kita melakukan resizing array). Sedangkan kalau menggunakan linked list, kita tidak perlu menentukan ukuran stack di awal. Kita bisa menambahkan elemen baru sebanyak yang kita mau, selama memori masih tersedia. Tapi, penggunaan linked list biasanya membutuhkan memori yang lebih besar dibandingkan array karena setiap elemen linked list perlu menyimpan pointer ke elemen berikutnya.

When choosing between array-based and linked-list-based stacks, consider the trade-offs. Array-based stacks offer speed and simplicity but require predefining a maximum size. Linked-list stacks provide dynamic resizing but introduce memory overhead due to pointer storage. The optimal choice hinges on the specific application requirements, balancing memory usage, performance expectations, and the anticipated size fluctuations of the stack.

Implementasi Stack dalam Informatika

Oke, sekarang kita masuk ke bagian yang paling seru, yaitu implementasi stack dalam berbagai kasus di dunia informatika. Seperti yang udah disinggung sebelumnya, stack punya banyak banget kegunaan. Berikut adalah beberapa contoh implementasi stack yang paling umum:

1. Evaluasi Ekspresi Matematika

Stack sering digunakan untuk mengevaluasi ekspresi matematika, terutama ekspresi dalam notasi postfix (atau notasi Polish terbalik). Dalam notasi postfix, operator ditulis setelah operand. Contohnya, ekspresi 2 + 3 dalam notasi infix (yang biasa kita gunakan) akan menjadi 2 3 + dalam notasi postfix.

Cara evaluasi ekspresi postfix dengan menggunakan stack adalah sebagai berikut:

  1. Baca ekspresi dari kiri ke kanan.
  2. Jika elemen yang dibaca adalah operand (angka), push operand tersebut ke dalam stack.
  3. Jika elemen yang dibaca adalah operator, pop dua operand dari stack, lakukan operasi sesuai dengan operator yang dibaca, dan push hasilnya kembali ke dalam stack.
  4. Setelah semua elemen ekspresi selesai dibaca, hasil evaluasi akan berada di top dari stack.

Contoh:

Ekspresi postfix: 2 3 + 5 *

  1. Baca 2. Push 2 ke dalam stack. Stack: [2]
  2. Baca 3. Push 3 ke dalam stack. Stack: [2, 3]
  3. Baca +. Pop 3 dan 2 dari stack. Lakukan operasi 2 + 3 = 5. Push 5 ke dalam stack. Stack: [5]
  4. Baca 5. Push 5 ke dalam stack. Stack: [5, 5]
  5. Baca *. Pop 5 dan 5 dari stack. Lakukan operasi 5 * 5 = 25. Push 25 ke dalam stack. Stack: [25]
  6. Ekspresi selesai dibaca. Hasil evaluasi adalah 25 (elemen di top dari stack).

2. Manajemen Panggilan Fungsi

Ketika sebuah fungsi dipanggil, sistem operasi perlu menyimpan informasi tentang fungsi yang memanggil (caller function) agar setelah fungsi yang dipanggil (callee function) selesai dieksekusi, eksekusi program bisa kembali ke caller function dengan benar. Informasi ini biasanya disimpan dalam sebuah stack yang disebut call stack.

Setiap kali sebuah fungsi dipanggil, sebuah stack frame akan dibuat dan di-push ke dalam call stack. Stack frame ini berisi informasi seperti:

  • Alamat kembali (return address) ke caller function.
  • Parameter yang dilewatkan ke callee function.
  • Variabel lokal yang digunakan oleh callee function.

Setelah callee function selesai dieksekusi, stack frame-nya akan di-pop dari call stack, dan eksekusi program akan kembali ke alamat kembali yang disimpan di dalam stack frame tersebut.

3. Undo-Redo Functionality

Seperti yang udah disinggung sebelumnya, stack juga sering digunakan dalam implementasi undo-redo functionality pada aplikasi-aplikasi seperti text editor atau image editor. Setiap kali kita melakukan sebuah aksi, state aplikasi sebelum aksi tersebut akan disimpan di dalam stack undo. Kalau kita mau melakukan undo, state terakhir akan diambil dari stack undo dan dikembalikan ke aplikasi. State aplikasi setelah aksi tersebut akan disimpan di dalam stack redo. Kalau kita mau melakukan redo, state terakhir akan diambil dari stack redo dan dikembalikan ke aplikasi.

4. Algoritma Depth-First Search (DFS)

Dalam algoritma Depth-First Search (DFS) untuk melakukan traversal pada graph atau tree, stack digunakan untuk menyimpan node-node yang akan dikunjungi. Algoritma DFS bekerja dengan cara mengunjungi node sedalam mungkin sebelum melakukan backtracking. Jadi, setiap kali kita mengunjungi sebuah node, kita akan push node tersebut ke dalam stack. Kemudian, kita akan mengunjungi salah satu neighbor dari node tersebut. Kalau semua neighbor dari node tersebut sudah dikunjungi, kita akan pop node tersebut dari stack dan kembali ke node sebelumnya.

These are just a few examples, guys! The versatility of stacks makes them indispensable in many areas of computer science. From managing function calls to enabling browsing history, stacks play a crucial role in the functionality of the software we use daily. Understanding stacks provides a solid foundation for tackling more complex algorithms and data structures.

Kesimpulan

Nah, itu dia pembahasan lengkap tentang stack dalam informatika. Semoga artikel ini bisa memberikan pemahaman yang lebih baik tentang apa itu stack, cara kerjanya, dan implementasinya dalam berbagai kasus. Intinya, stack adalah struktur data yang sangat berguna dan sering digunakan dalam dunia pemrograman. Jadi, jangan ragu untuk mempelajarinya lebih lanjut dan mengaplikasikannya dalam proyek-proyek kamu!

So, that's it for today, guys! Semoga bermanfaat dan sampai jumpa di artikel selanjutnya!