数据结构实验报告-栈和队列

2007级数据结构实验报告
实验名称：实验2——栈和队列
学生姓名：
班级：
班内序号：
学号：
日期：2008年11月X日
1．实验要求
题目1
根据栈和队列的抽象数据类型的定义，按要求实现一个栈或一个队列。

要求：1、实现一个共享栈
2、实现一个链队列
3、编写测试main()函数测试线性表的正确性
2. 程序分析
2.1 存储结构
ADT Stack
Data
栈中元素具有相同类型及后进先出特性，相邻元素具有前驱和后继关系Operation
InitStack
前置条件：栈不存在
输入：无
功能：栈的初始化
输出：无
后置条件：构造一个空栈
DestroyStack
前置条件：共享空间已存在
输入：无
功能：销毁两栈共享的数组空间
输出：无
后置条件：将两栈共享的数组空间释放
Push
前置条件：共享空间已存在
输入：栈号i，元素值x
功能：在栈i顶插入一个元素x
输出：若插入不成功，则抛出插入异常
后置条件：若插入成功，则栈i顶插入了一个栈顶元素 Pop
前置条件：共享空间已存在
输入：栈号i
功能：在栈i中删除栈顶元素
输出：若删除不成功，则抛出删除异常
后置条件：若删除成功，则栈i中删除了栈顶元素
GetTop
前置条件：共享空间已存在
输入：栈号i
功能：读取栈i当前的栈顶元素
输出：若栈i不空，返回栈i当前的栈顶元素值
后置条件：两栈均不变
Empty
前置条件：共享空间已存在
输入：栈号i
功能：判断栈i是否为空栈
输出：若栈i为空栈，返回1；否则返回0
后置条件：两栈均不变
endADT
ADT Stack
Data
队列中元素具有相同类型及后进后出特性，相邻元素具有前驱和后继关系Operation
InitQueue
前置条件：队列不存在
输入：无
功能：初始化队列
输出：无
后置条件：创建一个空队列
EnQueue
前置条件：队列已存在
输入：元素值s
功能：在队尾插入一个元素
输出：无
后置条件：如果插入成功，队尾增加了一个元素
DeQueue
前置条件：队列已存在
输入：无
功能：删除队头元素
输出：如果删除成功，返回被删元素值，否则，抛出删除异常
后置条件：如果删除成功，队头减少了一个元素
GetQueue
前置条件：队列已存在
输入：无
功能：读取队头元素
输出：若队列不空，返回队头元素
后置条件：队列不变
Empty
前置条件：队列已存在
输入：无
功能：判断队列是否为空
输出：如果队列为空，返回，否则，返回
后置条件：队列不变
endADT
2.2 关键算法分析
在一个程序中如果需要同时使用具有相同数据类型的两个栈时，如何处理：
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，每个栈从各自的端点向中间延伸，如图所示。

其中，top1和top2分别为栈1和栈2的栈顶指针，StackSize为整个数组空间的大小，栈1的底固定在下标为0的一端；栈2的底固定在下标为StackSize-1的一端。

1；插入算法
在栈i中插入元素x的算法用伪代码描述为：
1.如果栈满，则抛出上溢异常；
2.判断是在栈1插入还是在栈2插入；
若是在栈1插入，则栈顶指针top1加1，在top1处填入x；
若是在栈2插入，则栈顶指针top2加1，在top2处填入x；
2.1 若栈1为空栈，则抛出下溢异常；
2.2 删除并返回栈1的栈顶元素；
3. 若是在栈2删除，则
3.1 若栈2为空栈，则抛出下溢异常；
3.2 删除并返回栈2的栈顶元素；
队列的链接存储结构称为链队列。

3；创建链队列（即构造函数）的算法
4;入队算法 (b) 非空链队列
(a) 空链队列
出队算法用伪代码描述为：
1. 如果队空，则抛出下溢异常；
2. 暂存队头元素所在结点；
3. 将队头元素所在结点摘链；
4. 如果被删除的队头元素同时也是队尾元素，则修改队尾指针；
链队列的出队算法:
3.程序运行结果
1、测试主函数流程：
//BothStackMain.cpp
#include <iostream.h>
#include "Head.h" //引入函数头文件
void main()
{ BothStack<double> a;
if (!a.Empty(1)) //判断栈是否为空
{ cout<<"栈为空,对栈进行压栈操作:"<<endl;
try
{ a.Push(1,10.9);
cout<<"栈的栈顶元素为:"<<endl;
cout<<a.GetTop(1)<<endl; //读取栈顶元素
cout<<"对栈进行压栈操作:"<<endl;
a.Push(1,12.3);
}
catch(char* str)
{ cout<<str<<endl; }
cout<<"栈的栈顶元素为:"<<endl;
cout<<a.GetTop(1)<<endl;
cout<<"对栈执行出栈操作:"<<endl; //出栈操作
a.Pop(1);
cout<<"此时栈中的栈顶元素为:"<<endl;
cout<<a.GetTop(1)<<endl;
}
else
{ cout<<"栈非空"<<endl; }
if (!a.Empty(2))
{ cout<<"栈为空,对栈进行压栈操作:"<<endl;
try
{ a.Push(2,5.6);
cout<<"栈的栈顶元素为:"<<endl;
cout<<a.GetTop(2)<<endl;
cout<<"对栈进行压栈操作:"<<endl;
a.Push(2,4.07668);
}
catch(char* str)
{ cout<<str<<endl; }
cout<<"栈的栈顶元素为:"<<endl;
cout<<a.GetTop(2)<<endl;
cout<<"对栈进行出栈操作:"<<endl;
a.Pop(2);
cout<<"此时栈中的栈顶元素为:"<<endl;
cout<<a.GetTop(2)<<endl;
}
else
{ cout<<"栈非空"<<endl; }
}
//LinkQueueMain.cpp
#include"Head.h"
#include<iostream.h>
void main()
{ LinkQueue<char> a;
if (a.Empty())
{ cout<<"队空,执行入队操作直到用户输入“p”为止:"<<endl;
try
{ char t;
cin>>t;
for(;t!='p';cin>>t)
{ a.EnQueue(t); } //入队操作
cout<<"查看队头元素:"<<endl;
cout<<a.GetQueue()<<endl; //读队头元素
}
catch(char* str)
{ cout<<str<<endl; }
cout<<"查看队中所有元素:"<<endl;
try
{ while(!a.Empty())
{ cout<<a.GetQueue()<<endl;
a.DeQueue(); //出队操作
}
}
catch(char* str)
{ cout<<str<<endl; }
}
else
{ cout<<"队列不空"<<endl; }
a.~LinkQueue();
}
主函数流程：
//BothStackMain.cpp
//LinkQueueMain.cpp
2、测试结论
测试结果：
1：
2：
实验结果表明程序基本无bug，各成员函数工作正常。