Stack

Definisi 2.
Stack adalah suatu koleksi atau kumpulan item data yang teroganisasi dalam bentuk urutan linear, yang operasi pemasukan dan penghapusan datanya dilakukan pada salah satu sisinya[1]
Definisi 3.
Diberikan suatu himpunan yang terurut himpunan sebagai S = {S1, S2, ……., ST}, T pada anggota S merupakan linear order, sehingga stack dari himpunan tersebut memiliki informasi sebagai berikut [1] :
1. Elemen puncak dari stack dalam himpunan S dikatakan sebagai TOP, sehingga :
TOP[S} = ST ............................................................................(1)
2. Banyaknya elemen stack dalam himpunan S dikatakan sebagai NOEL, sehingga NOEL = T, dimana himpunan dari S tersebut dapat disusun sebagai :
S = {S1, S2, .........., SNOEL} .............................(2)
Dari dua definisi tersebut di atas maka suatu stack dapat digambarkan sebagai berikut :
1. Suatu stack dalam keadaan kosong akan memiliki informasi NOEL(S) = 0 dan TOP(S)= undefined.

S
2. Untuk stack yang bukan kosong, maka akan memiliki informasi seperti yang digambarkan di bawah ini dimana informasi yang ada adalah NOEL(S) = 1 dan TOP(S) = Merah

S
Untuk stack yang berisi lebih dari n jumlah data maka informasi yang ada pada stack tersebut berisikan NOEL(S) = 2 (jika berisi 2 data) dan TOP(S) = Biru seperti ditunjukan pada gambar di bawah ini :

S
Elemen-elemen yang berada dalam stack tersebut di atas, memiliki prinsip dasar dalam pengoperasiannya yaitu prinsip LIFO (Last In First Out) atau yang masuk paling belakang akan memiliki prioritas untuk keluar paling depan.
Suatu stack dapat digambarkan sebagai suatu array (larik) berdimensi satu yang elemen-elemennya berkisar antara 1 sampai n elemen. Dengan demikian jika suatu stack didefinisikan dengan n elemen maka dapat dikatakan jumlah maksimum dari stack atau NOEL(S) nya adalah n, sehingga penambahan elemen stack yang ke n+1 tidak diperkenankan atau stack tersebut dalam kondisi overflow. Hal tersebut juga berlaku untuk stack dengan nilai minimum yaitu NOEL(S) dari stack dalam kondisi 0, jika dilakukan operasi pengambilan elemen atas stack tersebut akan mengakibatkan stack tersebut dalam kondisi underflow. Dua kondisi tersebut merupakan dasar dalam merancang suatu aplikasi pemrograman komputer.

OPERASI DASAR PADA STACK
Dalam penggunaannya suatu stack memiliki beberapa operasi yang dapat diterapkan seperti membuat stack, penambahan eleme ke dalam stack, menghapusan elemen dari dalam stack, dan operasi lain yang berhubungan dengan stack tersebut. Adapun operasi-operasi dasar dari suatu stack adalah :
1. CREATE(stack)
2. ISEMPTY(stack)
3. PUSH(elemen,stack)
4. POP(stack)

CREATE
Operator ini berfungsi untuk membuat sebuah stack kosong dan didefinisikan bahwa :

NOEL(CREATE(S)) = 0 dan TOP(CREATE(S)) = null

ISEMPTY
Operator ini berfungsi untuk menentukan apakah suatu stack adalah stack kosong. Operasinya akan bernilai boolean, dengan definisi sebagai berikut :
ISEMPTY(S) = true, jika S adalah stack kosong
= false, jika S bukan stack kosong
atau
ISEMPTY(S) = true, jika NOEL(S) = 0
= false, jika NOEL(S) ¹ 0

Catatan : ISEMPTY(CREATE(S)) = true.

PUSH
Operasi ini merupakan operasi untuk menambahkan satu elemen dengan nilai X pada puncak suatu stack, sehingga posisi TOP(S) akan bernilai X, penerapan operasi push pasa suatu stack S akan berakibat overflow jika NOEL(S) dari stack tersebut telah bernilai maksimum.
Operator ini berfungsi untuk menambahkan satu elemen ke dalam stack. Notasi yang digunakan adalah :

PUSH(E,S)

Artinya : menambahkan elemen E ke dalam stack S.

Elemen yang baru masuk ini akan menempati posisi TOP.
Jadi : TOP(PUSH(E,S)) = E.
Akibat dari operasi ini jumlah elemen dalam stack akan bertambah, artinya NOEL(S) menjadi lebih besar atau stack menjadi tidak kosong (ISEMPTY(PUSH(E,S)) = false).

POP
Operasi ini berfungsi untuk menghapus satu elemen dari stack S, sehingga posisi NOEL(S) akan berkurang satu elemen, dan TOP(S) akan berubah. Operasi pop dapat menyebabkan kondisi underflow jika suatu stack S yang berada dalam kondisi minimum dikenakan operasi pop.
Operator ini berfungsi untuk mengeluarkan satu elemen dari dalam stack. Notasinya :
POP(S)

Elemen yang keluar dari dalam stack adalah elemen yang berada pada posisi TOP. Akibat dari operasi ini jumlah elemen stack akan berkurang atau NOEL(S) berkurang dan elemen pada posisi TOP akan berubah. Operator POP ini tidak dapat digunakan pada stack kosong, artinya :

POP(CREATE(S)) = error condition

Catatan : TOP(PUSH(E,S)) = E

DEKLARASI STACK PADA BAHASA PEMROGRAMAN
Dalam bahasa pemrograman, untuk menempatkan stack biasanya digunakan sebuah array. Tetapi perlu diingat di sini bahwa stack dan array adalah dua hal yang berbeda. Misalkan suatu variabel S adalah sebuah stack dengan 100 elemen. Diasumsikan elemen S adalah integer dan jumlah elemennya maksimum adalah 100 elemen. Untuk mendeklarasikan stack dengan menggunakan array, harus dideklarasikan pula variabel lain yaitu TOP_PTR yang merupakan indeks dari array. Variabel TOP_PTR ini digunakan untuk menyatakan elemen yang berada pada posisi TOP dalam stack tersebut. Selanjutnya gabungan kedua variabel ini diberi nama STACK_STRUCT. Kemudian didefinisikan bahwa :

NOEL(S) = TOP_PTR
ISEMPTY(S) = TRUE, jika TOP_PTR = 0 dan
FALSE, jika TOP_PTR > 0.

Maka bentuk deklarasinya dalam PASCAL adalah :

TYPE Stack_Struct = Record
Stack : array[1..100] of integer;
TopPtr : integer;
End;
VAR S : Stack_Struct;

Selanjutnya, untuk keperluan operasi PUSH dan POP harus dibuat suatu prosedur tersendiri, yaitu :

PROCEDURE PUSH(Eon : integer);
Begin
If (S.TopPtr 0) Then Begin
Eoff := S.Stack[S.TopPtr];
S.TopPtr := S.TopPtr – 1
End
Else Underflow_Condition
End;

Catatan :
Overflow adalah suatu keadaan di mana kita melakukan operasi PUSH terhadap stack dalam keadaan penuh. Underflow adalah keadaan di mana kita melakukan operasi POP terhadap stack kosong. Eon adalah elemen yang akan dimasukkan ke dalam stack dan Eoff adalah elemen yang akan dikeluarkan dari dalam stack.

PENGGUNAAN/APLIKASI STACK
Logika stack digunakan untuk menyelesaikan berbagai macam masalah. Antara lain digunakan pada compiler, operating system dan dalam program-program aplikasi. Berikut ini tiga buah contoh aplikasi stack, yaitu :

MATCHING PARENTHESES
Proses ini dilakukan compiler untuk memeriksa kelengkapan tanda kurung yang terdapat pada suatu ekspresi aritmetik. Sedangkan stack di sini digunakan sebagai tempat prosesnya. Algoritma yang digunakan adalah :

1. Elemen-elemen suatu ekspresi aritmetik (string) di-Scan dari kiri ke kanan.
2. Jika ditemukan simbol “(” atau “Left parenthesis”, maka simbol tersebut di-push ke dalam stack.
3. Jika ditemukan simbol “)” atau “Right parenthesis”, maka isi stack diperiksa.
Ÿ Jika stack kosong à terjadi kesalahan.
berarti : ada simbol “)”, tetapi tidak ada simbol “(” yang seharusnya mendahului.
Ÿ Jika stack tidak kosong à artinya ada pasangannya dan langsung di-POP keluar stack.

Misalkan NEXT CHAR adalah suatu karakter terakhir dalam suatu string. Berikut ini bentuk flowchart (logika proses) yang digunakan pada proses matching ini :

LINEAR LIST
Linear List adalah suatu struktur data yang merupakan himpunan terurut. Misal didefinisikan suatu linear list A yang terdiri atas T buah elemen sebagai berikut :

A = [a1, a2, .........., aT]

Jika T = 0, maka A dikatakan sebagai “Null List”.
Suatu elemen dari sembarang posisi pada linear list A dapat dihilangkan. Sebaliknya, suatu elemen baru dapat dimasukkan ke dalam list dan dapat menempati sembarang posisi pada list tersebut. Jadi suatu linear list dapat berkurang atau bertambah setiap saat.

NOTASI POSTFIX
Bentuk aplikasi stack yang lain adalah mengubah suatu ekspresi aritmatik (string) ke dalam notasi postfix. Notasi postfix ini digunakan oleh compiler untuk menyatakan suatu ekspresi aritmatik dalam bahasa tingkat tinggi (high level language). Stack digunakan oleh compiler untuk mentransformasikan ekspresi aritmatik menjadi suatu ekspresi dalam bentuk/notasi postfix.

Contoh :
Misal diberikan ekspresi aritmatik : A + B ;
Maka bentuknya dalam notasi postfix menjadi : AB+
Urutan (prioritas) dari operator adalah :
1. Perpangkatan (^)
2. Perkalian (*) atau Pembagian (/)
3. Penjumlahan (+) atau Pengurangan (-)

Aturan yang digunakan dalam proses transformasi tersebut adalah :
1. Ekspresi aritmatik yang diberikan di- “Scan” dari kiri ke kanan.
2. Bila simbol yang di-scan adalah “(“, maka simbol tersebut di push ke dalam stack.
3. Bila simbol yang di-scan adalah “)”, maka seluruh isi stack di pop keluar mulai dari simbol “(” yang pertama ditemukan dalam stack.
4. Bila simbol adalah operator, maka dilakukan perbandingan dulu dengan simbol (operator) yang berada pada posisi top dalam stack.
a. Jika derajatnya setara atau lebih rendah dari simbol yang berada pada posisi top, maka top stack di-pop keluar sebagai output dan simbol yang baru di-push ke dalam stack.
b. Jika derajatnya lebih tinggi dari simbol yang berada pada posisi top, maka simbol (operator) yang di-scan tersebut di-push ke dalam stack.
5. Bila simbol yang di-scan adalah operand, maka simbol tersebut langsung sebagai output.
6. Bila simbol adalah “;” maka seluruh isi stack di-pop sebagai output.

Contoh :
Misal diberikan sebuah ekspresi aritmatik dengan bentuk sbb:

( (A + B) * C / D + E ^ F ) / G ;

Selanjutnya akan dicari bentuk ekspresi diatas dalam notasi postfix.
Proses yang dilakukan dapat digambarkan dalam tabel berikut :

Urutan
Proses
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Simbol
Yang di
Scan

(

(

A

+

B

)

*

C

/

D

+

E

^

F

)

/

G

;
Top
(
(
(
+
+
(
*
*
/
/
+
+
^
^

/
/

(
(
(
(

(
(
(
(
(
(
+
+

(
(

(
(

Output

A

B
+

C
*
D
/
E

F
^+

G
/

Jadi ekspresi aritmatik : ( ( A + B ) * C / D + E^F ) / G ;
dalam notasi postfix menjadi : AB+D*C/EF^+G/

n PROSES REKURSIF

Stack juga dapat digunakan untuk menelurusuri suatu program atau procedure yang rekursif.

Berikut ini sebuah contoh yang menyelesaikannya menggunakan proses rekursif.

Persoalan :
Agar diperoleh uang sebanyak 1.000.000 rupiah pada 25 tahun yang akan datang, berapakah banyak uang yang harus didepositokan saat ini. dianggap bahwa tingkat bunga tidak berubah selama 25 yahun yaitu sebesar 8% per_tahun.

Penyelesaian :
Untuk menyelesaikan masalah ini akan digunakan logika stack yatiu :
- pada tahun ke-25 jumlah uang = Rp. 1.000.000,-
- pada tahun ke-24 jumlah uang = Rp. 1.000.000 / (1 + 0.8)
- pada tahun ke-23 jumlah uang =
.
dst

Berikut ini sebuh program PASCAL yang mengandung suatu procedure rekursif untuk menghitung jumlah uang diinginkan.

PROGRAM DEPOSITO ;
CONST Goal = 1000000;
Rate = 0.08;
VAR Ju : Real;
Thn: Integer;

PROCEDURE Hitung (VAR Thn : Integer);
BEGIN
IF (Thn > 0) THEN
BEGIN
Ju := Ju/(1.0 + Rate);
Thn := Thn – 1;
Hitung(Thn);
END;
END;
BEGIN
Thn := 25;
Ju := Goal;
HITUNG(Thn);
WRITE(Ju);
END.
Pemanggilan pertama procedure HITUNG dimana nilai Thn =25

Pemanggilan kedua procedure HITUNG dimana nilai Thn = 24

Pemanggilan ketiga procedure HITUNG, dimana nilai Thn = 23

Setelah 25 kali pemanggilan procedure HITUNG keadaan stack adalah :

MAPPING KE STORAGE DARI STACK
Bentuk mapping ke storage dari stack yang paling sederhana adalah dengan menggunakan pendekatan array satu dimensi. Hal ini karena sarana yang digunakan untuk menyatakan suatu stack adalah array.
Jika diberikan stack S dengan m elemen maka bentuk mappingnya seperti mapping array satu dimensi dengan m elemen.

Selanjutnya jika terdapat dua stack S1 dan S2 masing-masing dengan jumlah maksimum elemennya adalah M dan N, maka kedua stack ini dialokasikan dalam dengan bentuk sbb:

Konsep mapping seperti diatas dianggap tidak efisien, terutama jika S1 dan S2 tidak penuh pada saat yang bersamaan.

Cara dianggap lebih baik adalah :
Jika diketahui bahwa jumlah elemen S1 dan S2 tidak melebihi jumlah tertentu, misal N.

NOEL(S1) + NOEL(S2) <= N

Maka bentuk mapping yang digunakan adalah :

Sumber :

http://mugi.or.id/blogs/oke/archive/2008/08/27/aplikasi-stack-pada-struktur-data-untuk-mengkonversikan-notasi-infix-menjadi-notasi-postfix.aspx

http://www.google.co.id/#hl=id&q=deklarasi+stack+dalam+bahasa+pemrograman&meta=cr%3DcountryID&aq=&oq=deklarasi+stack+dalam+bahasa+pemrograman&fp=7e99b3a5df14a093