第3章______栈和队列

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数据结构-Java语言描述 第三章 栈和队列

数据结构-Java语言描述 第三章 栈和队列

System.exit(1);
}
栈顶指针top的初始值决
top=-1;
定了后续其他方法的实现
stackArray=(T[])new Object[n];
}
【算法3-2】入栈
public void push(T obj)
{
if(top==stackArray.length-1){
T []p=(T[])new Object [top*2];
(b)元素a2入栈
an … … a2 a1
(c)元素an入栈
an-1 … a2 a1
(d)元素an出栈
a2 a1
(e)元素a3出栈
a1
(f)元素a2出栈
【例3-1】一个栈的输入序列是1、2、3、4、5,若在 入栈的过程中允许出栈,则栈的输出序列4、3、5、1、 2可能实现吗?1、2、3、4、5的输出呢?
型 正序遍历:依次访问栈中每个元素并输出
3.1.2 顺序栈
顺序栈泛型类的定义如下:
public class sequenceStack<T> {
顺序栈中一维数组 的初始长度
final int MaxSize=10;
private T[] stackArray; 存储元素的数组对象
private int top;
public void nextOrder() {
for(int i=top;i>=0;i--) System.out.println(stackArray[i]);
}
【算法3-8】清空栈操作
public void clear() {
top=-1; }
3.1.3 链栈
栈的链接存储结构称为链栈。结点类的定义,同 第二章Node类。

第三章 堆栈和队列

第三章 堆栈和队列

5
4
4
4
4
E
3
rear=
3
rear=
C
3
3
D
2
2
பைடு நூலகம்
front=
2
C
front=
2
C
1
1
B
1
1
front rear =
0
front=
(a)
0
A
0
0
(b)
(c)
(d)
2 顺序队列的“假溢出”问题 顺序队列因多次入队列和出队列操作后出现的有存储
空间但不能进行入队列操作的溢出称作假溢出。
rear= 6
5 F
的示意图,其中,a0是当前队头数据元素,an-1是当前 队尾数据元素。
队头 出
队尾
...
a0 a1 a2
an1

3.3.2 队列的抽象数据类型
1 数据集合
队列的数据集合可以表示为a0,a1,…,an-1,每个数据元素的数据
类型可以是任意的类类型。 2 操作集合
(1)入队列append(obj):把数据元素obj插入队尾。
3.3.4 顺序循环队列类
3.3.5 链式队列
链式存储结构的队列称作链式队列。 1 链式队列的存储结构
front rear
a0
a1
...
an 2
an1 ∧
3.4 优先级队列
优先级队列是带有优先级的队列。 用顺序存储结构实现的优先级队列称作顺序优先级队列。 用链式存储结构存储的优先级队列称作链式优先级队列。 3.4.1 顺序优先级队列类 顺序优先级队列和顺序循环队列相比主要有两点不同: (1)对于顺序优先级队列来说,出队列操作不是把队头数据元 素出队列,而是把队列中优先级最高的数据元素出队列。 (2)对于顺序优先级队列来说,数据元素由两部分组成,一部 分是原先意义上的数据元素,另一部分是优先级。通常设计优 先级为int类型的数值,并规定数值越小优先级越高。

数据结构(C语言)第3章 栈和队列

数据结构(C语言)第3章 栈和队列

Data Structure
2013-8-6
Page 13
栈的顺序存储(顺序栈)
利用一组地址连续的存储单元依次存放自栈底到栈顶的数 据元素。 结构定义: #define STACK_INIT_SIZE 100; // 存储空间初始分配量 #define STACKINCREMENT 10; // 存储空间分配增量 typedef struct { SElemType *base; // 存储空间基址 SElemType *top; // 栈顶指针 int stacksize; // 当前已分配的存储空间,以元素位单位 } SqStack;
解决方案2:
顺序栈单向延伸——使用一个数组来存储两个栈
Data Structure 2013-8-6 Page 21
两栈共享空间 两栈共享空间:使用一个数组来存储两个栈,让一个 栈的栈底为该数组的始端,另一个栈的栈底为该数组 的末端,两个栈从各自的端点向中间延伸。
Data Structure
2013-8-6
链栈需要加头结点吗? 链栈不需要附设头结点。
Data Structure
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栈的链接存储结构及实现
Data Structure
2013-8-6
Page 11
GetTop(S, &e) 初始条件:栈 S 已存在且非空。 操作结果:用 e 返回S的栈顶元素。 Push(&S, e) 初始条件:栈 S 已存在。 操作结果:插入元素 e 为新的栈顶元素。 Pop(&S, &e) 初始条件:栈 S 已存在且非空。 操作结果:删除 S 的栈顶元素,并用 e 返回其值。
Data Structure

大学数据结构课件--第3章 栈和队列

大学数据结构课件--第3章 栈和队列
top top 栈空 F E D C B A
栈满 top-base=stacksize
top
F
E
D C B
top top top top top top base
入栈PUSH(s,x):s[top++]=x; top 出栈 POP(s,x):x=s[--top]; top
base
4
A
3.1 栈
例1:一个栈的输入序列为1,2,3,若在入栈的过程中 允许出栈,则可能得到的出栈序列是什么? 答: 可以通过穷举所有可能性来求解:
3.2 栈的应用举例
二、表达式求值
“算符优先法”
一个表达式由操作数、运算符和界限符组成。 # 例如:3*(7-2*3) (1)要正确求值,首先了解算术四则运算的规则 a.从左算到右 b.先乘除后加减 c.先括号内,后括号外 所以,3*(7-2*3)=3*(7-6)=3*1=3
9
3.2 栈的应用举例
InitStack(S); while (!QueueEmpty(Q))
{DeQueue(Q,d);push(S,d);}
while (!StackEmpty(S)) {pop(S,d);EnQueue(Q,d);} }
第3章 栈和队列
教学要求:
1、掌握栈和队列的定义、特性,并能正确应用它们解决实 际问题;
用一组地址连续的存储单元依次存放从队头到队尾的元素, 设指针front和rear分别指示队头元素和队尾元素的位置。
Q.rear 5 4 Q.rear 3 2 3 2 5 4 Q.rear 3 3 5 4 5 4
F E D C
C B A
Q.front
2 1 0
C B
Q.front 2 1 0

《数据结构及其应用》笔记含答案 第三章_栈和队列

《数据结构及其应用》笔记含答案 第三章_栈和队列

第3章栈和队列一、填空题1、栈是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。

2、栈的修改是按照后进先出的原则进行的。

3、队是一种先进先出的线性表。

4、把队列头尾相接的顺序存储结构称为循环队列。

5、队列也是一种操作受限的线性表,允许插入的一端叫做__队尾___,允许删除的一端叫做__队头__。

二、判断题1、栈和队列的存储,既可以采用顺序存储结构,又可以采用链式存储结构。

(√)2、任何一个递归过程都可以转换成非递归过程。

(√)3、若输入序列为1,2,3,4,5,6,则通过一个栈可以输出序列3,2,5,6,4,1。

(√)4、通常使用队列来处理函数的调用。

(╳)5、循环队列通常用指针来实现队列的头尾相接。

(╳)三、单项选择题1、若让元素1,2,3,4,5依次进栈,则出栈次序不可能出现在(C)种情况。

A.5,4,3,2,1 B.2,1,5,4,3 C.4,3,1,2,5 D.2,3,5,4,1解释:栈是后进先出的线性表,不难发现C选项中元素1比元素2先出栈,违背了栈的后进先出原则,所以不可能出现C选项所示的情况。

2、若已知一个栈的入栈序列是1,2,3,…,n,其输出序列为p1,p2,p3,…,pn,若p1=n,则pi为(C)。

A.i B.n-i C.n-i+1 D.不确定解释:栈是后进先出的线性表,一个栈的入栈序列是1,2,3,…,n,而输出序列的第一个元素为n,说明1,2,3,…,n一次性全部进栈,再进行输出,所以p1=n,p2=n-1,…,pi=n-i+1。

3、数组Q[n]用来表示一个循环队列,f为当前队列头元素的前一位置,r为队尾元素的位置,假定队列中元素的个数小于n,计算队列中元素个数的公式为(D)。

A.r-f B.(n+f-r)%n C.n+r-f D.(n+r-f)%n解释:对于非循环队列,尾指针和头指针的差值便是队列的长度,而对于循环队列,差值可能为负数,所以需要将差值加上MAXSIZE(本题为n),然后与MAXSIZE(本题为n)求余,即(n+r-f)%n。

《数据结构(C语言)》第3章 栈和队列

《数据结构(C语言)》第3章 栈和队列
Data structures

❖ 栈的顺序存储与操作 ❖ 1.顺序栈的定义
(1) 栈的静态分配顺序存储结构描述 ② top为整数且指向栈顶元素 当top为整数且指向栈顶元素时,栈空、入栈、栈满 及出栈的情况如图3.2所示。初始化条件为 S.top=-1。
(a) 栈空S.top==-1 (b) 元素入栈S.stack[++S.top]=e (c) 栈满S.top>=StackSize-1 (d) 元素出栈e=S.stack[S.top--]
/*栈顶指针,可以指向栈顶
元素的下一个位置或者指向栈顶元素*/
int StackSize; /*当前分配的栈可使用的以 元素为单位的最大存储容量*/
}SqStack;
/*顺序栈*/
Data structures

❖ 栈的顺序存储与操作 ❖ 1.顺序栈的定义
(2) 栈的动态分配顺序存储结构描述 ① top为指针且指向栈顶元素的下一个位置 当top为指针且指向栈顶元素的下一个位置时,栈空 、入栈、栈满及出栈的情况如图3.3所示。初始化条 件为S.top=S.base。
…,n-1,n≥0} 数据关系:R={< ai-1,ai>| ai-1,ai∈D,i=1,2
,…,n-1 } 约定an-1端为栈顶,a0端为栈底 基本操作:
(1) 初始化操作:InitStack(&S) 需要条件:栈S没有被创建过 操作结果:构建一个空的栈S (2) 销毁栈:DestroyStack(&S) 需要条件:栈S已经被创建 操作结果:清空栈S的所有值,释放栈S占用的内存空间
return 1;
}
Data structures

第3章_栈和队列

第3章_栈和队列
第三章 栈和队列
(Chapter 3. பைடு நூலகம்tack and Queue)
栈的概念、存储结构及其基本操作
栈的应用举例 队列的概念、存储结构及其基本操作
§3.1 栈
3.1.1 栈的定义及基本运算
• 定义:只能在表尾(栈顶)进行插入和删除操 作进行的线性表。 • 特点: 后进先出(LIFO—Last In First Out )
top 栈顶
an an-1
. . .
a1 ∧
栈底
空栈: top == NULL
16

入栈
LinkStack Push_LS (LinkStack top,datatype x) { StackNode *p ; top p = (StackNode *) malloc (sizeof( StackNode)); p->data = x; top p->next = top; top = p; return top; }
23
2
括号匹配的检验:
问题:两种括号,可以嵌套使用,但不能重叠 解决:使用栈。 {([ ][ ])} 左括号进栈, 右括号就从栈顶出栈一个左括号, 检查是否能够匹配。 算法开始和结束时,栈都应该是空的。
匹配一个字符串中的左、右括号。如
[ a * ( b + c ) + d ]
( 出栈
( )匹配
[ 出栈
3.1.2 栈的存储及运算实现

顺序栈 -- 栈的顺序存储表示 链栈 -- 栈的链式存储表示

4
1 顺序栈
顺序栈类型的定义 – 本质 顺序表的简化,唯一需要确定的是栈顶、栈底。 – 通常 栈底:下标为0的一端 栈顶:由top指示,空栈时top=-1

数据结构第三章 栈和队列

数据结构第三章  栈和队列

计 3467
433
算 433
54
顺 54
6

6
0
3
低输
1

6

6
高序
所以:(3467)10 =(6613)8
28
算法思想:当N>0时重复1,2 1. 若 N≠0,则将N % r 压入栈s中 ,执行2;
若N=0,将栈s的内容依次出栈, 算法结束。 2. 用N / r 代替 N
29
【算法3-10】数制转换算法一
队满时 m=maxsize,队空时m=0
front rear
data
0
a1
1
a2
2
a3


n-1
an


Max-1
Top=-1,B、A出栈
13
顺序栈的主要运算
• 特殊情况表示: • 栈空:top == -1 • 栈满:top == maxsize-1
• 运算实现: • 入栈:若栈不满 s->top++ ; • 出栈:若栈不空 s->top-- ;
14
⑴ 置空栈
【算法3-1】栈的初始化算法 SeqStack *Init_SeqStack(){
若空则出错 (2)获取栈顶元素 x (3)栈顶指针减1
int Pop_SeqStack(SeqStack *s,DataType x){ if (Empty_SeqStack(s)) return 0; //栈空不能出栈,返回错误代码0 else { x=s->data[s->top]; //保存栈顶元素值
typedef struct {
datatype data[maxsize];

数据结构课件第3篇章栈和队列

数据结构课件第3篇章栈和队列

循环队列实现原理
01
循环队列定义
将一维数组看作首尾相接的环形结构,通过两个指针(队头和队尾指针)
在数组中循环移动来实现队列的操作。当队尾指针到达数组末端时,再
回到数组起始位置,形成循环。
02
判空与判满条件
在循环队列中,设置一个标志位来区分队列为空还是已满。当队头指针
等于队尾指针时,认为队列为空;当队尾指针加1等于队头指针时,认
栈在函数调用中应用
函数调用栈
在程序执行过程中,每当发生函数调用时,系统会将当前函数的执行上下文压入一个专门的栈中,称为函数调用 栈。该栈用于保存函数的局部变量、返回地址等信息。当函数执行完毕后,系统会从函数调用栈中弹出相应的执 行上下文,并恢复上一个函数的执行状态。
递归调用实现
递归调用是一种特殊的函数调用方式,它通过在函数调用栈中反复压入和弹出同一函数的执行上下文来实现对问 题的分解和求解。在递归调用过程中,系统会根据递归深度动态地分配和管理函数调用栈的空间资源。
栈和队列的应用
栈和队列在计算机科学中有着广泛的应用,如函数调用栈、表达式求 值、缓冲区管理等。
常见误区澄清说明
误区一
栈和队列的混淆。虽然栈和队列都是线性数据结构,但它们的操作方式和应用场景是不同的。栈是后进先出,而队列 是先进先出。
误区二
认为栈和队列只能通过数组实现。实际上,栈和队列可以通过多种数据结构实现,如链表、循环数组等。具体实现方 式取决于应用场景和需求。
后缀表达式求值
利用栈可以方便地实现后缀表达式的求值。具体步骤 为:从左到右扫描表达式,遇到数字则入栈,遇到运 算符则从栈中弹出所需的操作数进行计算,并将结果 入栈,最终栈中剩下的元素即为表达式的结果。
中缀表达式转换为后缀表达式

数据结构第三章 数据结构堆栈和队列

数据结构第三章 数据结构堆栈和队列

数据结构第三章数据结构堆栈和队列数据结构第三章数据结构堆栈和队列3.1 堆栈堆栈(Stack)是一种遵循后进先出(Last In First Out,LIFO)原则的线性数据结构。

堆栈中只有一个入口,即栈顶,所有的插入和删除操作都在栈顶进行。

3.1.1 堆栈的基本操作- Push:将元素插入到栈顶- Pop:从栈顶删除一个元素- Top:获取栈顶元素的值- IsEmpty:判断栈是否为空- IsFull:判断栈是否已满3.1.2 堆栈的实现堆栈可以使用数组或链表来实现。

- 基于数组的堆栈实现:使用一个数组和一个指针来表示堆栈,指针指向栈顶元素的位置。

Push操作时,将元素插入到指针指向的位置,然后将指针向上移动;Pop操作时,将指针指向的元素弹出,然后将指针向下移动。

- 基于链表的堆栈实现:使用一个链表来表示堆栈,链表的头结点表示栈顶元素。

Push操作时,创建一个新节点并将其插入链表的头部;Pop操作时,删除链表的头结点。

3.1.3 堆栈的应用堆栈广泛应用于各种场景,如函数调用栈、表达式求值、括号匹配等。

3.2 队列队列(Queue)是一种遵循先进先出(First In First Out,FIFO)原则的线性数据结构。

队列有两个端点,一个是入队的端点(队尾),一个是出队的端点(队首)。

3.2.1 队列的基本操作- Enqueue:将元素插入到队尾- Dequeue:从队首删除一个元素- Front:获取队首元素的值- Rear:获取队尾元素的值- IsEmpty:判断队列是否为空- IsFull:判断队列是否已满3.2.2 队列的实现队列可以使用数组或链表来实现。

- 基于数组的队列实现:使用一个数组和两个指针来表示队列,一个指针指向队首元素,一个指针指向队尾元素的下一个位置。

Enqueue操作时,将元素插入到队尾指针所指向的位置,然后将队尾指针向后移动;Dequeue操作时,将队首指针指向的元素弹出,然后将队首指针向后移动。

第三章栈和队列

第三章栈和队列

◆ 结点出栈:首先执行top减1,使top指向栈顶元 素的存储位置,然后将栈顶元素取出。
top top bottom
top
空栈 bottom 元素a进栈 top
a
bottom 元素b,c进栈
f e d b a
c b a
top bottom 元素c退栈
b a
bottom 元素d,e,f进栈
图3-2 (动态)堆栈变化示意图
循环队列的基本操作
1 循环队列的初始化
void Init_CirQueue (SqQueue *q)
{
q->front=q->rear=0;
}
2 入队操作
Status Insert_CirQueue(SqQueue *q , ElemType e)
/* 将数据元素e插入到循环队列Q的队尾 */
{ if ((q->rear+1)%MaxSize== q->front)
对于队列,和顺序栈相类似,也有动态和静态之分。 本部分介绍的是静态顺序队列,其类型定义如下:
#define MAX_QUEUE_SIZE 100
typedef struct queue { ElemType Queue_array[MAX_QUEUE_SIZE] ; int front ; int rearue{ 数据对象:D ={ ai|ai∈ElemSet, i=1, 2, …, n, n >= 0 }
数据关系:R = {<ai-1, ai> | ai-1, ai∈D, i=2,3,…,n } 约定a1端为队首,an端为队尾。 基本操作:
Create():创建一个空队列;
return ERROR;

第3章栈和队列

第3章栈和队列
第3章栈和队列

3.1.2 栈的表示和算法实现
1.顺序栈 2.链栈
第3章栈和队列
1. 顺序栈 顺序栈是用顺序存储结构实现的栈,即利 用一组地址连续的存储单元依次存放自栈 底到栈顶的数据元素,同时由于栈的操作 的特殊性,还必须附设一个位置指针top( 栈顶指针)来动态地指示栈顶元素在顺序 栈中的位置。通常以top=-1表示空栈。
第 3 章 栈和队列
3.1 栈 3.2 队列 3.3 栈和队列的应用
第3章栈和队列
3.1 栈
3.1.1 栈的抽象数据类型定义 3.1.2 栈的表示和算法实现
第3章栈和队列
3.1.1 栈的定义
1.栈的定义 栈(stack)是一种只允许在一端进行插入和删除的线 性表,它是一种操作受限的线性表。在表中只允许进
行插入和删除的一端称为栈顶(top),另一端称为 栈 底 (bottom) 。 栈 的 插 入 操 作 通 常 称 为 入 栈 或 进 栈 (push),而栈的删除操作则称为出栈或退栈(pop)。 当栈中无数据元素时,称为空栈。
栈是按照后进先出 (LIFO)的原则组 织数据的,因此, 栈也被称为“后进 先出”的线性表。
第3章栈和队列
(2)入栈操作
Status Push(SqStack &S, Elemtype e)
【算法3.2 栈的入栈操作】
{ /*将元素e插入到栈S中,作为S的新栈顶*/
if (S->top>= Stack_Size -1) return ERROR;
else { S->top++;
S->elem[S->top]=e;
return OK;}
Push(S,’you’)

第3章 栈和队列

第3章 栈和队列

本章的基本内容是:两种特殊的线性表——栈和队列Ø从数据结构角度看,栈和队列是操作受限的线性表,它们的逻辑结构相同。

Ø从抽象数据类型角度看,栈和队列是两种重要的抽象数据类型。

5 4 3 2 1初态: front =rear =0;入队: 判满;base[rear]=e ; rear =( rear+1)%MaxQsize; 出队: 判空;e=base[front]; front=(front+1)%MaxQsize;队空: front==rear;队满: (rear+1)%MaxQsize==front;循环队列的定义#define MAXQSIZE 100 //队列的最大长度typedef struct {QElemType *base;int front; //头指针 int rear ; //尾指针 }SqQueue;Status DeQueue(LinkQueue &Q, QElemType &e) {if(Q.front==Q.rear) return ERROR; p=Q.ront->next;Q.front->next=p->next; if(Q.rear==p)Q.rear=Q.front; e=p->data; free(p);return OK; }伪代码:①判断是否为空表;②让p 指向被删结点③把p 从链上摘下来;④特殊情况判断;⑤取元素;⑥释放p 。

当前位置=出口;从当前位置出发{ 寻找下一个“可通的位置”;若找到{把当前位置纳入路径,继续前进}否则{ 后退}}重复上述操作,直到当前位置为出口①当前位置now=入口;作标记;②while(now!=出口){寻找下一个可通的位置new; if(找到){ 把now压入栈中;now=new;作标记;}else{ if(栈空) break;else now=出栈;}}伪代码:基本思想:特殊线性表栈队列逻辑结构存储结构逻辑结构存储结构。

第三章 字符串、队列和栈——队列和栈复习课件 浙教版(2019)高中信息技术选修1

第三章 字符串、队列和栈——队列和栈复习课件 浙教版(2019)高中信息技术选修1

elif s[i]== ")":
if top==-1:
_f_l_a_g_=_F_a_l_s_e__
break
else:
_t_o_p_=_t_o_p_-_1___
if top>=0: flag=False #栈中还有左括号
if flag: print("括号匹配”)
else: print("括号不匹配")
以交替进行,且7个元素的出栈顺序为b,d,c,f,e,a,g,则栈s的容量至少
C 应该为(

A.1
B.2
C.3
D.4
二、栈和队列的基本操作
存储 建队 入队 出队 存储 建栈 入栈 出栈
存储
★ 队列的存储结构:顺序结构存储(线性表结构),可以用数组来实现,也可用链表来实现。
〄 头指针head: 记录队首元素位置 〄 尾指针tail: 记录队尾元素的下一个位置 〄 初始时为空列表时,head和tail 均记录下标为0的位置
将一个十进制数转换为二进制数,根据入栈、出栈的步骤, 采用Python编写的完整程序及测试结果如下所示:
算法思想: 1)用栈结构存放每次获得的余数 2)根据栈特征输出每次获得的余数
st=[-1]*100
#列表中元素初始值为-1
top=-1
number=int(input(“请输入十进制整数:”))
出队
#出队1、2
while head!=tail: print(que[head]) head+=1
出栈
#出栈1、2:
while top>-1: print(stack[top]) top-=1
top!=-1

第3章数据结构栈和队列

第3章数据结构栈和队列

第3章数据结构栈和队列数据结构是计算机科学中重要的基础知识之一,它是用于组织和管理数据的方法。

栈和队列是其中两种常见的数据结构,它们分别以后进先出(Last In First Out,LIFO)和先进先出(First In First Out,FIFO)的方式操作数据。

本文将详细介绍栈和队列的概念、特点以及应用。

一、栈栈是一种限制仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。

插入和删除操作称为入栈和出栈,即数据项的入栈相当于把数据项放入栈顶,而数据项的出栈相当于从栈顶移除数据项。

栈具有后进先出的特点,即后入栈的数据项先出栈,而最先入栈的数据项最后出栈。

类比现实生活中的例子就是一叠盘子,我们只能从最上面取盘子或放盘子。

栈的实现方式有两种:基于数组和基于链表。

基于数组的栈实现相对简单,通过一个数组和一个指向栈顶的指针来完成栈的操作。

基于链表的栈实现则需要定义一个节点结构,每个节点包含一个数据域和一个指向下一个节点的指针,通过头指针来操作栈。

栈的应用非常广泛,比如浏览器中的返回功能就是通过栈来实现的。

当我们点击浏览器的返回按钮时,当前页面会入栈,点击前进按钮时,当前页面会出栈。

在编程中,栈也被广泛应用,比如函数调用栈用于存储函数调用的上下文信息。

二、队列队列是一种限制仅在表头删除和在表尾插入的线性表。

表头删除操作称为出队列,表尾插入操作称为入队列。

和栈不同,队列采用先进先出的原则,即最先入队列的元素最先出队列。

队列的实现方式也有两种:基于数组和基于链表。

基于数组的队列实现和栈类似,通过一个数组和两个指针(一个指向队头,一个指向队尾)来完成队列的操作。

基于链表的队列实现则需要定义一个节点结构,每个节点包含一个数据域和一个指向下一个节点的指针,通过头指针和尾指针来操作队列。

队列同样具有广泛的应用,比如操作系统中的进程调度就是通过队列来实现的。

CPU会按照进程到达的顺序,依次从队列中取出进程进行执行。

在编程中,队列也常用于解决一些需要按顺序处理数据的问题。

数据结构第三章栈和队列

数据结构第三章栈和队列

性能比较与选择依据
性能比较
栈和队列的时间复杂度均为O(1),空间复杂度均为O(n)。在实际应用中,栈通常用于 需要后进先出(LIFO)的场景,而队列则用于需要先进先出(FIFO)的场景。
选择依据
在选择使用栈还是队列时,应根据具体需求和应用场景进行判断。如果需要后进先出的 特性,应选择栈;如果需要先进先出的特性,则应选择队列。同时,还需要考虑数据结
栈中的元素只能在栈顶进行插入和删 除操作。
栈具有记忆功能,能保存数据元素进 入栈的先后顺序。
栈的基本操作
01
入栈(Push):在栈顶 插入一个元素。
02
出栈(Pop):删除栈 顶元素并返回其值。
03
查看栈顶元素(Top) :返回栈顶元素的值, 但不删除该元素。
04
判断栈是否为空( IsEmpty):检查栈中 是否还有元素。
回溯到上一个状态。
广度优先搜索中的队列应用
搜索队列
广度优先搜索使用队列来保存待 搜索的节点,按照先进先出的原
则进行搜索。
状态转移
在广度优先搜索中,队列用于保存 状态转移的信息,以便在搜索过程 中根据状态转移规则进行状态的扩 展和搜索。
最短路径问题
广度优先搜索可用于解决最短路径 问题,通过队列保存待访问的节点 ,并按照距离起始节点的远近进行 排序和访问。
其他算法中的栈和队列应用
深度优先搜索
在深度优先搜索中,栈用于保存当前路径的状态信息,以便在需要时 回溯到上一个状态。
括号匹配问题
栈可用于解决括号匹配问题,遇到左括号时将其压入栈中,遇到右括 号时从栈中弹出左括号并判断是否匹配。
表达式求值
栈可用于表达式求值中,保存操作数和运算符,并按照运算优先级进 行求值。
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第3章栈和队列
一选择题
1. 一个栈的输入序列为123…n,若输出序列的第一个元素是n,输出第i(1<=i<=n)个元素是( B )。

A. 不确定
B. n-i+1
C. i
D. n-i
2. 有六个元素6,5,4,3,2,1 的顺序进栈,问下列哪一个不是合法的出栈序列?( C )
A. 5 4 3 6 1 2
B. 4 5 3 1 2 6
C. 3 4 6 5 2 1
D. 2 3 4 1 5 6
3. 设abcdef以所给的次序进栈,若在进栈操作时,允许退栈操作,则下面得不到的序列为( D )。

A.fedcba B. bcafed C. dcefba D. cabdef
4. 若栈采用顺序存储方式存储,现两栈共享空间V[1..m],top[i]代表第i个栈( i =1,2)栈顶,栈1的底在v[1],栈2的底在V[m],则栈满的条件是( B )。

A.|top[2]-top[1]|=0
B.top[1]+1=top[2]
C. top[1]+top[2]=m
D. top[1]=top[2]
5. 执行完下列语句段后,i值为:( B )
int f(int x)
{ return ((x>0) ? x*f(x-1):2);}
int i ;
i =f(f(1));
A.2 B. 4 C. 8 D. 无限递归
6. 设计一个判别表达式中左,右括号是否配对出现的算法,采用( D )数据结构最佳。

A.线性表的顺序存储结构 B. 队列 C. 线性表的链式存储结构 D. 栈7. 用不带头结点的单链表存储队列时,其队头指针指向队头结点,其队尾指针指向队尾结点,则在进行删除操作时( D )。

A.仅修改队头指针 B. 仅修改队尾指针
C. 队头、队尾指针都要修改
D. 队头,队尾指针都可能要修改
8. 循环队列A[0..m-1]存放其元素值,用front和rear分别表示队头和队尾,则当前队列中的元素数是( A )。

A. (rear-front+m)%m
B. rear-front+1
C. rear-front-1
D. rear-front
9. 依次读入数据元素序列{a,b,c,d,e,f,g}进栈,每进一个元素,机器可要求下一个元素进栈或弹栈,如此进行,则栈空时弹出的元素构成的序列是以下哪些序列?( A )。

A.{d ,e,c,f,b,g,a} B. {f,e,g,d,a,c,b}
C. {e,f,d,g,b,c,a}
D. {c,d,b,e,f,a,g}
二判断题
1. 栈与队列是一种特殊操作的线性表。

( T )
2. 队列是一种插入与删除操作分别在表的两端进行的线性表,是一种先进后出型结构。

(F )
3. 通常使用队列来处理函数或过程的调用。

(F )
4. 循环队列通常用指针来实现队列的头尾相接。

(F )
5. 栈和队列的存储方式,既可以是顺序方式,又可以是链式方式。

( T )
三填空题
1.栈是_ 限定仅在表尾进行插入或删除操作 ______的线性表,其运算遵循_ 后进先出__ ____的原则。

2.___栈 ____是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。

3.在作进栈运算时应先判别栈是否(1)满 ;在作退栈运算时应先判别栈是否
(2)空 _;当栈中元素为n个,作进栈运算时发生上溢,则说明该栈的最大容量为
(3)n _。

为了增加内存空间的利用率和减少溢出的可能性,由两个栈共享一片连续的空间时,应将两栈的(4)栈底_ 分别设在内存空间的两端,这样只有当(5)两栈顶指针相邻(即值之差的绝对值为1) _时才产生溢出。

4.用S表示入栈操作,X表示出栈操作,若元素入栈的顺序为1234,为了得到1342出栈顺序,相应的S和X的操作串为_SXSSXSXX___ ___。

5. 循环队列的引入,目的是为了克服_假溢出 ______。

6.区分循环队列的满与空,只有两种方法,它们是_另设一个标志位以区别队列是“空”还是“满”__ ___和_少用一个元素空间,约定以“队列头指针在队列尾指针的下一位置(指环状的下一位置)上”作为队列呈“满”的标志___ __。

四应用题
1. 用一个数组S(设大小为MAX)作为两个堆栈的共享空间。

请说明共享方法,栈满/栈空的判断条件,并用C设计公用的入栈操作push(i,x),其中i为0或1,用于表示栈号,x 为入栈值。

答:共享方法:将两栈的栈底分别设在内存空间的两端,栈满的判断条件是两栈顶指针相邻(即值之差的绝对值为1)。

设共享数组S[MAX],则一个栈顶指针为-1,另一个栈顶指针为MAX时,栈为空。

用C设计公用的入栈操作push(i,x)如下:
#define MAX 100
typedef struct node
{elemtype s[MAX];
int top[2];
}anode;
anode ds;
int push(int i,elemtype x)
{if (ds.top[1]-ds.top[0]==1){printf(“栈满\n”);return 0;}
Switch (i)
{case o: ds.s[++ds.top[i]]=x;break;
Case 1: ds.s[--ds.top[i]]=x;
Return (1);}
}
2. 如果用一个循环数组q[0..m-1]表示队列时,该队列只有一个队列头指针front,不设队列尾指针rear,而改置计数器count用以记录队列中结点的个数。

(1)编写实现队列的三个基本运算:判空、入队、出队
(2)队列中能容纳元素的最多个数是多少?
答:(1)
void EnQueue(Queue *Q,ElemType data)
{if((Q->rear+1)%MAX==(Q->rear-Q->count+MAX)%MAX)
return -1;
Q->base[Q->rear]=data;
Q->rear=(Q->rear+1)%MAX;
Q->count++;
}
void DeQueue(Queue *Q,ElemType *data)
{if(Q->rear==(Q->rear-Q->count+MAX)%MAX)
return -1;
*data=Q->base[(Q->rear-Q-> count+MAX)%MAX];
Q->count--;
}
五.上机题
Devil language问题
有一个魔王总是使用自己的一种非常精练而抽象的语言讲话,没有人能听得懂,但他的语言是可以逐步解释成人能听懂的语言,因为他的语言是由以下两种形式的规则由人的语言逐步抽象上去的:
(1)α→β1β2... βm
(2)(θδ1δ2... δn) →θδnθδn-1... θδ1θ
在这两种形式中,从左到右均表示解释。

试写一个魔王语言的解释系统,把他的话解释成人能听得懂的话。

基本要求:
用下述两条具体规则和上述规则形式(2)实现。

设大写字母表示魔王语言的词汇;小写母表示人的语言词汇;希腊字母表示可以用大写字母或小写字母代换的变量。

魔王语言可含人的词汇。

(1)B→tAdA
(2)A→sae
测试数据:
B(ehnxgz)B解释成tsaedsaeezegexenehetsaedsae
实现提示:
将魔王的语言自右至左进栈,总是处理栈顶字符。

若是开括号,则逐一出栈,将字母顺序入队列,直至闭括号出栈,并按规则要求逐一出队列再处理后入栈。

其他情形较简单,请思考应如何处理。

应首先实现栈和队列的基本操作。

1.确定问题对象和结构
魔王语言,人的语言:用字符数组存储
栈:用数据元素为字符的顺序栈。

实现基本操作:初始栈,出栈,入栈,栈空。

队列:用数据元素为字符的循环队列。

实现基本操作:初始队列,出队列,入队列,队列空。

2.确定算法
利用栈和队列实现魔王语解释。

3、画流程图
4、编程,调试。

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