Halo pembaca yang budiman, kamu pasti sering mendengar istilah stack dan queue bukan? Dalam dunia pemrograman, khususnya di dalam struktur data, stack dan queue merupakan konsep dasar yang tidak bisa dihindari. Stack dan queue adalah salah satu cara untuk menyimpan dan mengakses data. Pada dasarnya, stack dan queue merupakan kumpulan elemen-elemen yang terurut, namun adanya perbedaan cara akses dan pengelolaan antara keduanya. Nah, agar kamu lebih paham, berikut ini kita akan membahas pengertian stack dan queue lebih detil.
Pengertian dari Stack
Stack dan Queue adalah dua konsep dalam dunia pemrograman yang dipakai untuk mengelola kumpulan data dalam struktur yang mirip antrian atau tumpukan. Dalam artikel ini, kita akan lebih fokus membahas tentang stack dan pengertiannya secara lebih dalam.
Stack bisa diartikan sebagai kumpulan data terurut yang hanya dapat diakses pada elemen terakhir yang diletakkan atau masuk. Elemen terakhir yang dimasukkan ke dalam stack disebut sebagai “top”. Setiap kali ada penambahan elemen pada stack, maka top akan secara otomatis bergeser ke elemen baru yang disebut sebagai “push”. Begitu pula dengan penghapusan elemen pada stack, maka elemen terakhir atau top yang dihapus dan elemen sebelumnya menjadi top yang baru atau “pop”.
Stack sering digunakan dalam pemrograman untuk mengeksekusi program dalam struktur data yang urut. Misalnya, ketika kita membuka program pengolah kata di komputer, maka teks yang kita tulis akan disimpan dalam stack dan ditampilkan secara berurutan, mulai dari elemen terakhir yang kita ketikkan, kemudian ke elemen sebelumnya dan seterusnya hingga elemen paling awal atau paling bawah.
Dalam stack terdapat dua operasi utama yang sering digunakan yaitu push dan pop. Operasi push atau penambahan elemen ke dalam stack dapat dilakukan hingga kapasitas maksimal dari stack terpenuhi. Sedangkan operasi pop atau penghapusan elemen dari stack hanya dapat dilakukan pada top atau elemen teratas saja. Jika kita mencoba menghapus elemen yang berbeda dari top maka operasi tersebut akan menghasilkan error atau kegagalan dalam program.
Stack juga memiliki sifat LIFO atau “Last In First Out”, yaitu elemen terakhir yang dimasukkan akan menjadi elemen pertama yang dihapus. Sifat ini bisa diibaratkan seperti tumpukan piring kotor di dapur rumah tangga. Piring yang terakhir digunakan akan diletakkan paling atas, dan ketika saatnya cuci piring tiba, maka piring yang paling atas atau terakhir kali digunakan menjadi piring yang pertama kali dicuci.
Contoh penggunaan stack yang sering digunakan dalam pemrograman antara lain saat kita ingin mengeksekusi perintah “undo” pada program image editor atau ketika kita ingin melakukan validasi kumpulan data akun pengguna pada website dengan menyimpan data di dalam stack. Dengan menggunakan stack, program akan menjadi lebih efisien, hemat waktu dan dapat menghasilkan output yang lebih terstruktur.
Secara umum, pengertian dari stack dan caranya dijalankan hampir sama dengan memasukkan dan mengeluarkan data dari tumpukan. Isi datanya bisa berupa angka, huruf, kata-kata, ataupun data dalam bentuk struktur yang lebih kompleks. Namun, penggunaan stack dalam pemrograman terkait dengan proses input atau output data, memori data, dan pemrosesan data yang lebih terstruktur.
Bagaimana Cara Stack Bekerja
Stack merupakan struktur data yang digunakan untuk menyimpan data-data dalam urutan tertentu. Data ini pun dapat ditambahkan dan diambil dengan metode yang biasa digunakan oleh Stack yaitu LIFO (Last In First Out). LIFO artinya data yang terakhir dimasukkan ke dalam Stack, akan menjadi data yang pertama kali diambil dari Stack tersebut.
Cara kerja Stack terbilang sederhana, dimana ketika suatu data dimasukkan ke dalam Stack, data tersebut disimpan pada posisi paling atas atau biasanya disebut dengan Top Of Stack (TOS). Dan ketika sebuah data dikeluarkan dari Stack, maka data yang keluar itu selalu merupakan data yang terakhir dimasukkan atau posisi TOS-nya yang paling atas.
Dalam Stack terdapat dua operasi yang sering dilakukan yakni:
- Push, yaitu operasi untuk menambahkan data ke dalam Stack.
- Pop, yaitu operasi untuk mengeluarkan data dari Stack.
Ketika sebuah data ingin dimasukkan ke dalam Stack, maka operasi Push akan dilakukan terlebih dahulu. Data masuk melalui posisi TOS dan akan menggeser posisi TOS lebih tinggi lagi atau berada paling atas Stack. Sedangkan ketika ingin mengambil data dari Stack, maka Poplah yang akan dijalankan. Data yang keluar selalu merupakan data yang berada pada posisi TOS Stack. Dan setelah data keluar, maka posisi TOS akan turun mengikuti data yang telah dikeluarkan tadi.
Karena pengambilan data hanya dapat dilakukan pada posisi TOS, maka tidak heran banyak orang menyebut Stack sebagai LIFO data structure. Maraknya penggunaan Stack ini ada pada bahasa pemrograman, salah satu Stack yang terkenal adalah function call stack pada bahasa pemrograman C/C++. Pada Stack inilah setiap kali terjadi Function Call maka data terbaru akan disimpan pada posisi TOS untuk selanjutnya akan diambil menggunakan operasi Pop. Pada aplikasi Stack di bahasa pemrograman, terdapat istilah Stack Overflow dan Underflow dimana Stack Overflow terjadi ketika data yang ingin dimasukkan ke dalam Stack melebihi kapasitas storage pada Stack, sedangkan Underflow terjadi ketika mengeluarkan data tetapi Stack kosong.
Keuntungan menggunakan Stack dalam program
Stack dan queue adalah salah satu struktur data yang digunakan dalam pengembangan program untuk menyimpan dan mengatur data. Stack biasanya digunakan sebagai struktur data LIFO (Last In, First Out), sedangkan queue digunakan sebagai struktur data FIFO (First In, First Out). Ketika digunakan dengan benar, stack dan queue dapat mempercepat eksekusi program, menghemat penggunaan memori, dan meningkatkan kinerja keseluruhan program.
1. Penggunaan Stack dalam proses rekursi
Salah satu keunggulan utama stack adalah kemampuannya untuk memproses rekursi. Rekursi adalah teknik pemrograman yang memungkinkan sebuah function untuk memanggil dirinya sendiri. Dalam proses rekursi, data disimpan pada stack. Ketika function memanggil dirinya sendiri, data baru ditambahkan ke stack dan data lama disimpan di atas data baru itu. Ketika level fungsi yang sedang diproses selesai, data yang paling atas (yaitu data terbaru) dihapus dari stack. Oleh karena itu stack adalah alat yang ideal untuk memproses rekursi karena tidak mudah kehabisan memori dan menyimpan urutan dari dipanggilnya function.
2. Pengembangan program tanpa masalah
Dalam pengembangan program, memori merupakan aspek yang penting. Semakin banyak memori yang digunakan dalam program, semakin banyak kemungkinan masalah atau bug akan muncul. Stack dapat membantu mengatasi hal ini dengan menyediakan cara yang efisien untuk mengorganisir data. Keuntungan menggunakan stack adalah hanya menyimpan data yang saat ini dibutuhkan oleh program, hal ini menghindari angka memori yang tidak perlu digunakan program. Stack juga membuat proses pengelolaan memori menjadi lebih mudah, karena semua perubahan pada memori dilakukan pada tumpukan teratas. Hal ini membuat pengembangan program menjadi lebih terorganisir keseluruhan dan menghindari beberapa masalah dan bug yang muncul karena penggunaan memori yang tidak efisien.
3. Pemrosesan data tanpa menggunakan recursive
Satu keuntungan penting menggunakan stack adalah kemampuannya untuk menyelesaikan tugas yang kompleks tanpa harus menggunakan fungsi rekursi. Kita dapat menggunakan stack untuk memproses struktur data yang kompleks seperti trees dan lists. Saat mengakses elemen-elemen dari struktur data seperti ini, stack dapat menyimpan urutannya, jadi program dapat mengetahui data mana yang harus diakses dan urutannya. Keuntungan ini biasanya lebih cepat daripada menggunakan fungsi rekursif untuk memproses data, dan juga lebih mudah untuk dianalisa dan dimodifikasi.
Dalam pengembangan program, stack dan queue sangat penting untuk menyimpan dan mengatur data. Keuntungan menggunakan stack dalam program meliputi kemampuan untuk memproses rekursi, menyimpan dan mengatur data secara efisien dan membantu menyelesaikan tugas yang kompleks tanpa harus menggunakan fungsi rekursi. Mengambil manfaat penuh dari stack dapat membawa kinerja program ke tingkat yang lebih tinggi dan menyediakan penggunaan memori yang lebih efisien. Dalam banyak program, stack dan queue digunakan bersamaan dan memainkan peran yang krusial dalam performa program secara keseluruhan.
Pengertian dari Queue
Queue atau antrian adalah sebuah struktur data di mana elemen baru ditambahkan yang biasanya disebut enqueuing, dan elemen lama dihapus yang disebut dequeuing. Dengan kata lain, queue adalah jenis struktur data yang dibentuk oleh serangkaian elemen dengan aturan tertentu dalam penyimpanan dan pengambilan elemen. Hal ini berguna untuk mempertahankan antrian data yang digunakan dalam suatu proses, seperti sistem bisnis, pelayanan pelanggan, atau sistem pemesanan.
Agar lebih mudah memahami pengertian Queue, bayangkan dalam suatu kehidupan sehari-hari ketika kita ingin menggunakan toilet di pusat perbelanjaan. Saat sampai di toilet, kita akan melihat beberapa orang mengantri di depan kita, dan kita harus menunggu giliran untuk memasuki ruangan. Orang-orang ini adalah bagian dari Queue dan mereka mengantri untuk menggunakan layanan yang disediakan. Setelah itu, kita telah selesai menggunakan toilet dan keluar dari ruangan, sehingga kita keluar dari antrian. Di dalam antrian, orang yang datang pertama akan di layani pertama, dan begitu seterusnya.
Berikut adalah beberapa gagasan penting dalam Queue
- Enqueue: Tindakan menambahkan elemen baru ke ujung paling belakang antrian.
- Dequeue: Tindakan menghapus elemen yang berada di ujung terdepan antrian.
- Front: Elemen yang saat ini berada di depan antrian.
- Rear: Elemen yang saat ini berada di ujung belakang antrian.
- Size: Jumlah elemen yang ada dalam antrian saat ini.
- IsEmpty: Menunjukkan apakah antrian kosong atau tidak.
Queue adalah alat yang berguna dalam mempertahankan data antrian, di mana elemen terakhir yang dimasukkan adalah elemen pertama yang dikeluarkan, yang menjadi karakteristik utama dari Queue. Contoh penggunaan yang sering dari Queue adalah pengolahan data antrian dalam sistem klinik, telepon pelanggan, dan situs pemesanan online.
Memahami struktur dan fungsi Queue adalah langkah pintar untuk mengembangkan program yang reliable dan efisien. Para developer menggunakan Queue pada program mereka seringkali untuk melakukan pengaturan data dalam menyelesaikan tugas/ operasi- operasi yang memerlukan pemrosesan data yang bersifat urut dan berlanjut.
Itulah pengertian dasar Queue yang penting dimengerti oleh setiap pengembang program. Dengan memahami Queue, anda akan mengetahui cara menerapkan teknologi Queue dalam memahami proses algoritmik dengan baik, dan teknologi ini akan membuat proses pemrograman lebih mudah untuk kita lakukan.
Perbedaan Queue dan Stack
Dalam struktur data, kedua konsep Queue dan Stack digunakan untuk menyimpan data dalam urutan tertentu. Namun, meskipun keduanya terkait erat, terdapat perbedaan yang mendasar antara keduanya.
1. Sifat Data: Salah satu perbedaan mendasar antara Queue dan Stack adalah sifat data yang disimpan. Pada Stack, data yang terakhir dimasukkan adalah data yang pertama kali dikeluarkan atau dikenal dengan aturan last in first out (LIFO). Data yang disimpan dalam suatu stack dapat dipikirkan seperti tumpukan buku di atas meja atau tumpukan piring di atas rak. Di sisi lain, Queue bekerja dengan cara “first in, first out” atau FIFO. Data yang pertama kali dimasukkan adalah data yang pertama kali dikeluarkan. Antrian dapat dianggap seperti orang mengantri di kasir. Orang yang pertama kali berada di antrean adalah orang yang pertama kali keluar dari antrian.
2. Operasi: Dalam sebuah Queue, data yang diambil pertama kali adalah data di posisi depan atau head. Ini dilakukan melalui perintah “dequeue”. Sementara itu, pada Stack, data yang diambil terakhirlah yang menjadi prioritas sebelumnya. Ini dilakukan melalui perintah “pop”. Pada Queue, data yang dimasukkan ke dalam antrian berada di posisi belakang atau tail. Ini dilakukan melalui perintah “enqueue”. Sedangkan pada Stack, data yang dimasukkan menjadi elemen stack baru ditempatkan di atas tumpukan. Ini dilakukan melalui perintah “push”.
3. Kegunaan: Kedua struktur data ini digunakan untuk berbagai keperluan. Penggunaan stack biasanya terkait dengan pemanggilan dalam pemrograman. Dalam suatu program, ketika fungsi dipanggil, program mem-push memori ke dalam stack. Setelah fungsi selesai dijalankan, memori tersebut akan dihapus atau di-pop dari stack. Stack juga digunakan dalam penghitungan matematis. Misalnya, pada kasus ekspresi infix yang dikonversi menjadi postfix.
Sedangkan Queue digunakan dalam antrian layanan. Ini ditemukan pada kasus seperti sistem antrian yang berisi nama-nama pasien yang menunggu untuk diperiksa oleh dokter, antrean untuk membayar di toko, atau saat pengguna mengirim email di outlook. Server menggunakan Queue untuk menyimpan email-out, kemudian mengirimkan email-out dalam urutan yang sama dengan email masuknya.
4. Pengoperasian: Ketika dalam sebuah program diperlukan untuk memanggil fungsi yang masing-masing perlu diberi nilai input, maka pengoperasian stack digunakan. Dalam prosedur program, ketika fungsi dipanggil, input pertama yang dimasukkan ke dalam fungsi selalu diambil sebelum input lain. Misalnya, ketika menyelesaikan persamaan matematika yang kompleks, program mem-push nilai variabel ke dalam stack. Ketika fungsi berakhir, nilai variabel itu di-pop atau dikeluarkan dari dalam stack.
Queue, di sisi lain, digunakan pada sistem yang menangani antrian. Kadang-kadang, antrian yang terbentuk dapat dibuat oleh user atau secara otomatis oleh perangkat lunak. Ambil contoh sistem operasi. Sistem operasi menangani beberapa pengguna yang meminta akses pada saat bersamaan, tetapi hanya satu pengguna yang dapat diakses dalam satu waktu. Ini terjadi ketika antrian dibuat oleh sistem ketika beberapa pengguna membuka program secara bersamaan.
5. Implementasi: Implementasi dasar dari keduanya adalah sebagai berikut: stack dapat diimplementasikan melalui array atau linked list. Array stack, adalah tumpukan yang diimplementasikan dengan menggunakan array. Ini memori yang dapat diakses dengan mudah dan digunakan untuk mengimplementasikan urutan data. Sedangkan pada linked-list stack, linked list digunakan untuk mengimplementasikan urutan data. Kedua tipe stack dapat dibedakan berdasarkan batas ukuran memori yang diaksesnya.
Sementara itu, Queue dapat diimplementasikan sebagai sebuah array atau sebagai sebuah linked list. Queue array mengatur urutan data seperti yang disebutkan sebelumnya, sedangkan linked-list queue digunakan untuk mengimplementasikan urutan data. Queue terbaik digunakan ketika diperlukan suatu sistem prioritas. Ini hanya dapat dilakukan melalui beberapa versi yang diakses melalui pengelola filter prioritas.
Dalam pemrograman, pemilihan antara Queue dan Stack tergantung pada jenis data yang diproses dan alur program. Biasanya, orang menggunakan Stack ketika ingin melakukan operasi push dan pop. Untuk penjadwalan sistem, orang menggunakan Queue karena ia dapat menyimpan urutan untuk pengolahan selanjutnya berdasarkan prioritas. Dalam kasus umum, kedua konsep ini sangat berguna dalam memproses data dengan efisien di dalam program.
Itulah pengertian stack dan queue beserta perbedaannya yang dapat kami bagikan kepada Anda. Meski keduanya terlihat mirip karena sama-sama bagian dari struktur data, namun ternyata memiliki kegunaan dan cara kerja yang jauh berbeda. Stack digunakan untuk menyimpan data dengan metode LIFO, sedangkan queue digunakan untuk menyimpan data dengan metode FIFO. Semoga artikel ini bermanfaat untuk menambah pengetahuan Anda tentang dunia pemrograman. Terima kasih telah membaca dan selamat mencoba!