Non-Generic Stack in CSharp

في المقال ده هنتكلم عن Stack، وهو واحد من الـ Non-Generic Collections المهمة في C# واللي بيمثل مبدأ Last-In, First-Out (LIFO).

الـ Stack موجود في System.Collections، وبنستخدمه لما نكون محتاجين نوصل للعناصر بنفس الترتيب العكسي اللي دخلت بيه.

What is Stack and How Does it Work?

الـ Stack هو collection بيشتغل بمبدأ LIFO، يعني “آخر واحد دخل هو أول واحد يخرج”.

أحسن مثال عشان نفهم المبدأ ده هو كومة من الكتب أو الأطباق فوق بعض. آخر كتاب حطيته فوق هو أول كتاب هتقدر تشيله، ومستحيل تشيل كتاب من النص.

في C#، الـ Stack بيشتغل بنفس الطريقة. العناصر بتتحط فوق بعضها، والعمليات الأساسية ليها أسماء خاصة:

• الـ Push: دي عملية إضافة عنصر جديد فوق الـ Stack.
• الـ Pop: دي عملية إزالة العنصر اللي موجود في قمة الـ Stack.

ملحوظة: فيه نسختين من Stack في C#، واحدة Non-Generic في System.Collections (اللي هنتكلم عنها هنا)، وواحدة Generic و type-safe اسمها Stack<T> في System.Collections.Generic.

Creating a Stack

أول حاجة، لازم نعمل using System.Collections;. بعدين بننشئ instance من الـ Stack.

// Create an empty stack with default capacity
Stack stack = new Stack();

فيه طرق تانية للإنشاء، زي إنك تحدد الـ capacity الأولية، أو تنشئه من collection تانية.

Adding Elements (Push)

عشان نضيف عناصر للـ Stack، بنستخدم الـ method اللي اسمها Push(). الـ method دي بتضيف العنصر في قمة الـ Stack.

// Create a stack collection
Stack stack = new Stack();
 
// Add items to the stack using the Push() method
stack.Push(10);
stack.Push("Hello");
stack.Push(3.14f);
stack.Push(true);
stack.Push(67.8);
stack.Push('A');
 
// Printing the stack items using a foreach loop
// The loop starts from the top element (last one pushed)
foreach (object item in stack)
{
    Console.WriteLine(item);
}

الـ Stack كـ Non-Generic collection بيقبل أي نوع بيانات، وكمان بيقبل قيم null وقيم مكررة.

Removing Elements

Pop() vs. Clear()

• الـ Pop(): دي الـ method الأساسية اللي بتحذف العنصر اللي في قمة الـ Stack وبترجعهولك. لو الـ Stack فاضي وحاولت تعمل Pop()، هيحصل InvalidOperationException.
• الـ Clear(): بتحذف كل العناصر اللي في الـ Stack مرة واحدة.

Console.WriteLine($"All Stack Elements: Count {stack.Count}");
foreach (var item in stack)
{
    Console.Write($"{item} ");
}
 
// Remove and return an item from the stack using the Pop() method
Console.WriteLine($"\n\nDeleted Element: {stack.Pop()}");
 
Console.WriteLine($"\nAll Stack Elements After Deletion: Count {stack.Count}");
foreach (var item in stack)
{
    Console.Write($"{item} ");
}

Getting the Topmost Element

إزاي تشوف العنصر اللي على القمة من غير ما تحذفه؟ هنا بيجي الفرق بين Pop() و Peek().

Pop() vs. Peek()

• الـ Pop(): بتحذف العنصر اللي على القمة وبترجعه.
• الـ Peek(): بترجع العنصر اللي على القمة من غير ما تحذفه.

لو الـ Stack فاضي، الاتنين بيرموا InvalidOperationException.

Console.WriteLine($"Total elements present in stack: {stack.Count}"); // e.g., 6
 
// Using Pop()
Console.WriteLine($"Topmost element of stack is {stack.Pop()}"); // Returns 'A' and removes it
Console.WriteLine($"Total elements present in stack: {stack.Count}"); // Now 5
 
// Using Peek()
Console.WriteLine($"Topmost element of Stack is {stack.Peek()}"); // Returns 67.8 but doesn't remove it
Console.WriteLine($"Total elements present in stack: {stack.Count}"); // Still 5

Checking for an Element

عشان تتأكد إذا كان فيه عنصر معين موجود في الـ Stack أو لأ، بنستخدم Contains(object).

if (stack.Contains("Hello"))
{
    Console.WriteLine("Element 'Hello' is found");
}
else
{
    Console.WriteLine("Element 'Hello' is not found");
}

ملحوظة أداء: الـ Contains() بتاخد وقت O(n)، يعني بتلف على كل العناصر عشان تلاقي العنصر المطلوب، فممكن تكون بطيئة لو الـ Stack كبير جدًا.

Other Useful Methods and Properties

• الـ Clone(): بتعمل Shallow Copy من الـ Stack.
• الـ CopyTo(array, index): بتنسخ عناصر الـ Stack لـ array عادية، بنفس الترتيب (من القمة للقاعدة).

Properties

• الـ Count: بترجع عدد العناصر الحالية في الـ Stack.
• الـ IsSynchronized: بتعرفك إذا كان الـ Stack ده thread-safe.
• الـ SyncRoot: بترجع object ممكن نستخدمه عشان نعمل synchronization يدوي.

When to Use Stack in Real-Time Applications?

الـ Stack مفيد جدًا في سيناريوهات كتير زي:

• الـ Undo/Redo Functionality: في برامج التعديل، كل عملية بتعملها بتتحط في stack الـ Undo. لما بتدوس Undo، بيعمل Pop() لآخر عملية.
• الـ Back Button in Browsers: كل صفحة بتزورها بتتحط في stack. لما بتدوس Back، بيعمل Pop() لآخر صفحة.
• الـ Function Call Stack: لغات البرمجة نفسها بتستخدم stack عشان تدير استدعاء الـ functions.
• الـ Expression Evaluation: في تحويل أو حساب التعبيرات الرياضية (like Infix to Postfix).

نصيحة: زي باقي الـ Non-Generic Collections، يُفضل استخدام النسخة الـ Generic وهي Stack<T> في الأكواد الحديثة عشان تستفيد من الـ type safety والأداء الأفضل.