数据结构详细讲解(栈和队列)

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数据结构-栈与队列

数据结构-栈与队列

栈 1.6栈的应用
运算符的优先级关系表在运算过程中非常重要,它是判定进栈、出栈的重要依据。
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1.6栈的应用
下面以分析表达式 4+2*3-12/(7-5)为例来说明求解过程,从而总结出表达式求值的算 法。求解中设置两个栈:操作数栈和运算符栈。从左至右扫描表达式:# 4+2*3-12/(7-5) #, 最左边是开始符,最右边是结束符。表达式求值的过程如下表所示:
1.4栈的顺序存储结构
设计进栈算法——Push 函数。首先,判断栈是否已满,如果栈已满,就运用 realloc 函 数重新开辟更大的栈空间。如果 realloc 函数返回值为空,提示溢出,则更新栈的地址以及栈 的当前空间大小。最终,新元素入栈,栈顶标识 top 加 1。

栈和队列数据结构的特点

栈和队列数据结构的特点

栈和队列数据结构的特点栈和队列是常用的数据结构,它们在程序设计和算法实现中有着重要的作用。

下面将分别介绍栈和队列的特点。

一、栈(Stack)的特点:1.先进后出(FILO):栈是一种只允许在栈顶进行插入和删除操作的线性数据结构。

元素的插入和删除都只能在栈顶进行,最后插入的元素是第一个被删除的元素。

2.后进先出(LIFO):栈中最后一个进栈的元素是第一个出栈的元素。

3.只能在栈顶进行操作:栈的操作局限于栈顶,在栈顶可以执行的操作有入栈和出栈操作,其他位置的元素无法直接访问和操作。

4.压入和弹出操作:在栈中,我们只能在栈的一端(通常是栈顶)进行数据的插入和删除操作,分别称为“压入”和“弹出”。

5.递归的应用:栈的结构特点使得它在递归算法的实现中非常有用。

递归函数调用时,每次进入一层递归都需要保存当前的状态,包括参数、局部变量等信息,在递归返回时再恢复状态。

6.存储空间的限制:栈的存储空间是有限的,当栈的元素数量超过了栈的容量时,就会发生栈溢出错误。

7.实现方式:栈可以使用数组或链表来实现。

栈的典型应用场景包括函数调用、表达式求值、括号匹配、迷宫求解等。

二、队列(Queue)的特点:1.先进先出(FIFO):队列是一种只允许在队尾插入操作,在队头删除操作的线性数据结构。

最先插入的元素是第一个被删除的元素,最后插入的元素是最后被删除的元素。

2.队头和队尾操作:队列的操作局限于队头和队尾,在队头可以执行的操作有删除,称为“出队”操作;在队尾可以执行的操作有插入,称为“入队”操作。

3.可用空间有限:队列的存储空间是有限的,当队列的元素数量超过了队列的容量时,就会无法再插入新的元素,即发生队列溢出错误。

4.实现方式:队列可以使用数组或链表来实现。

若使用链表实现的队列,可实现动态调整队列的大小。

队列的典型应用场景包括多线程任务调度、缓冲队列、消息队列等。

栈和队列都是特殊的线性数据结构,它们各自的特点使它们在不同的应用场景下得到广泛的应用。

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
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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
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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
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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

数据结构--栈和队列基础知识

数据结构--栈和队列基础知识

数据结构--栈和队列基础知识⼀概述栈和队列,严格意义上来说,也属于线性表,因为它们也都⽤于存储逻辑关系为 "⼀对⼀" 的数据,但由于它们⽐较特殊,因此将其单独作为⼀篇⽂章,做重点讲解。

既然栈和队列都属于线性表,根据线性表分为顺序表和链表的特点,栈也可分为顺序栈和链表,队列也分为顺序队列和链队列,这些内容都会在本章做详细讲解。

使⽤栈结构存储数据,讲究“先进后出”,即最先进栈的数据,最后出栈;使⽤队列存储数据,讲究 "先进先出",即最先进队列的数据,也最先出队列。

⼆栈2.1 栈的基本概念同顺序表和链表⼀样,栈也是⽤来存储逻辑关系为 "⼀对⼀" 数据的线性存储结构,如下图所⽰。

从上图我们看到,栈存储结构与之前所了解的线性存储结构有所差异,这缘于栈对数据 "存" 和 "取" 的过程有特殊的要求:1. 栈只能从表的⼀端存取数据,另⼀端是封闭的;2. 在栈中,⽆论是存数据还是取数据,都必须遵循"先进后出"的原则,即最先进栈的元素最后出栈。

拿图 1 的栈来说,从图中数据的存储状态可判断出,元素 1 是最先进的栈。

因此,当需要从栈中取出元素 1 时,根据"先进后出"的原则,需提前将元素 3 和元素 2 从栈中取出,然后才能成功取出元素 1。

因此,我们可以给栈下⼀个定义,即栈是⼀种只能从表的⼀端存取数据且遵循 "先进后出" 原则的线性存储结构。

通常,栈的开⼝端被称为栈顶;相应地,封⼝端被称为栈底。

因此,栈顶元素指的就是距离栈顶最近的元素,拿下图中的栈顶元素为元素 4;同理,栈底元素指的是位于栈最底部的元素,下中的栈底元素为元素 1。

2.2 进栈和出栈基于栈结构的特点,在实际应⽤中,通常只会对栈执⾏以下两种操作:向栈中添加元素,此过程被称为"进栈"(⼊栈或压栈);从栈中提取出指定元素,此过程被称为"出栈"(或弹栈);2.3 栈的具体实现栈是⼀种 "特殊" 的线性存储结构,因此栈的具体实现有以下两种⽅式:1. 顺序栈:采⽤顺序存储结构可以模拟栈存储数据的特点,从⽽实现栈存储结构。

数据结构实验三栈和队列的应用

数据结构实验三栈和队列的应用

数据结构实验三栈和队列的应用数据结构实验三:栈和队列的应用在计算机科学领域中,数据结构是组织和存储数据的重要方式,而栈和队列作为两种常见的数据结构,具有广泛的应用场景。

本次实验旨在深入探讨栈和队列在实际问题中的应用,加深对它们特性和操作的理解。

一、栈的应用栈是一种“后进先出”(Last In First Out,LIFO)的数据结构。

这意味着最后进入栈的元素将首先被取出。

1、表达式求值在算术表达式的求值过程中,栈发挥着重要作用。

例如,对于表达式“2 + 3 4”,我们可以通过将操作数压入栈,操作符按照优先级进行处理,实现表达式的正确求值。

当遇到数字时,将其压入操作数栈;遇到操作符时,从操作数栈中弹出相应数量的操作数进行计算,将结果压回操作数栈。

最终,操作数栈中的唯一值就是表达式的结果。

2、括号匹配在程序代码中,检查括号是否匹配是常见的任务。

可以使用栈来实现。

遍历输入的字符串,当遇到左括号时,将其压入栈;当遇到右括号时,弹出栈顶元素,如果弹出的左括号与当前右括号类型匹配,则继续,否则表示括号不匹配。

3、函数调用和递归在程序执行过程中,函数的调用和递归都依赖于栈。

当调用一个函数时,当前的执行环境(包括局部变量、返回地址等)被压入栈中。

当函数返回时,从栈中弹出之前保存的环境,继续之前的执行。

递归函数的执行也是通过栈来实现的,每次递归调用都会在栈中保存当前的状态,直到递归结束,依次从栈中恢复状态。

二、队列的应用队列是一种“先进先出”(First In First Out,FIFO)的数据结构。

1、排队系统在现实生活中的各种排队场景,如银行排队、餐厅叫号等,可以用队列来模拟。

新到达的顾客加入队列尾部,服务完成的顾客从队列头部离开。

通过这种方式,保证了先来的顾客先得到服务,体现了公平性。

2、广度优先搜索在图的遍历算法中,广度优先搜索(BreadthFirst Search,BFS)常使用队列。

从起始节点开始,将其放入队列。

第3章栈和队列-数据结构与算法(第2版)-汪沁-清华大学出版社

第3章栈和队列-数据结构与算法(第2版)-汪沁-清华大学出版社

an
队头
队尾
队列示意图
入队
13
2、队列的基本运算
初始化队列 INIQUEUE(&Q)
将队列Q设置成一个空队列。
入队列
ENQUEUE(&Q,X)
将元素X插入到队尾中,也称“进队” ,“插入”。
出队列
DLQUEUE(&Q)
将队列Q的队头元素删除,也称“退队”、“删除”。
取队头元素 GETHEAD(Q)
也就是说,栈是一种后进先出(Last In First Out)的线性表,简称为LIFO表。
3
2、栈的运算
初始化栈:INISTACK(&S)
将栈S置为一个空栈(不含任何元素)。
进栈:PUSH(&S,X)
将元素X插入到栈S中,也称为 “入栈”、 “插入”、 “压 入”。
出栈: POP(&S)
删除栈S中的栈顶元素,也称为”退栈”、 “删除”、 “弹 出”。
9
三、链栈
typedef struct Lsnode { ElemType data;
struct Lsnode *next; } Lsnode *top;
一个链表栈由ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ顶指针top唯一确定。
10
1、链栈的主要运算
进栈操作 void Push(Lsnode *top; ElemType x)
{ p=(Lsnode *)malloc(sizeof(Lsnode)); p->data=x; p->next=top->next; top->next=p; }/*Push*/
第3章 栈和队列
1
栈和队列是二种特殊的线性表。是操作受 限的线 性表。 一、栈

数据结构栈和队列ppt课件

数据结构栈和队列ppt课件

栈的运用 例3.1 将一个十进制正整数N转换成r进制的数
N 〕
1835
229
28
3
N / 8 〔整除〕 N % 8〔求余
229
3

28
5
3
4
0
3

❖例3.2 算术表达式中括号匹配的检查
❖用栈来实现括号匹配检查的原那么是,对表达式从左 到右扫描。
❖〔1〕当遇到左括号时,左括号入栈;
❖〔2〕当遇到右括号时,首先检查栈能否空,假设栈 空,那么阐明该“右括弧〞多余;否那么比较栈顶左 括号能否与当前右括号匹配,假设匹配,将栈顶左括 号出栈,继续操作;否那么,阐明不匹配,停顿操作 。
❖在顺序栈上实现五种根本运算的C函数 ❖〔3〕入栈 ❖int push (SeqStack *s, DataType x) ❖{ if (s->top==MAXSIZE-1) /*栈满不能入栈*/ ❖{ printf("overflow"); ❖return 0; ❖} ❖ s->top++; ❖ s->data[s->top]=x; ❖ return 1; ❖}
链队列及运算的实现
采用链接方法存储的队列称为链队列〔Linked Queue〕
采用带头结点的单链表来实现链队列,链队列中 的t结ype点de类f st型ruc与t N单od链e 表一样。将头指针front和尾指针 re{arD封at装aTy在pe一da个ta;构造体中,链队列用C言语描画如 下:struct Node *next;
❖只设了一个尾指针r ❖头结点的指针,即r->next ❖队头元素的指针为r->next->next ❖队空的断定条件是r->next==r

《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

栈和队列解密数据结构中的先进后出和先进先出

栈和队列解密数据结构中的先进后出和先进先出

栈和队列解密数据结构中的先进后出和先进先出在数据结构中,栈和队列是常用的基本数据结构之一,它们分别以先进后出(Last-In-First-Out,LIFO)和先进先出(First-In-First-Out,FIFO)的方式进行操作。

本文将解密栈和队列在数据结构中的应用以及其先进后出和先进先出的特性。

一、栈的特性和应用栈是一种具有后入先出(Last-In-First-Out,LIFO)特性的数据结构,类似于现实生活中的堆叠物体。

栈的主要操作有入栈(Push)和出栈(Pop),分别用于在栈顶添加元素和移除栈顶元素。

1. 栈的结构与表达方式栈可以使用数组或链表来实现。

数组实现的栈通常具有固定大小,链表实现的栈则可以动态扩展。

在数组实现的栈中,使用一个指针(top)来指示栈顶元素;在链表实现的栈中,链表头即为栈顶。

2. 栈的应用场景栈在计算机科学和程序设计中有广泛的应用。

其中,最常见的是函数调用和递归。

当一个函数被调用时,将当前函数的执行环境压入栈中,当函数执行完毕后,再从栈中弹出执行环境,以便返回上层函数的执行。

此外,栈还可以用于程序中的撤销操作,如文本编辑器中的撤销功能。

每一次操作都可以将当前状态入栈,撤销时则可通过出栈操作恢复到之前的状态。

二、队列的特性和应用队列是一种具有先进先出(First-In-First-Out,FIFO)特性的数据结构,类似于现实生活中的排队情况。

队列的主要操作有入队(Enqueue)和出队(Dequeue),分别用于在队尾添加元素和从队首移除元素。

1. 队列的结构与表达方式队列可以使用数组或链表来实现。

数组实现的队列通常具有固定大小,链表实现的队列则可以动态扩展。

在数组实现的队列中,使用两个指针(front和rear)分别指示队首和队尾;在链表实现的队列中,使用两个指针(head和tail)分别指示队首和队尾。

2. 队列的应用场景队列在多线程编程和操作系统中有广泛的应用。

数据结构基础栈和队列

数据结构基础栈和队列
②X=S[TOP],(退栈后的元素赋给X); ③TOP--,结束(栈指针减1,指向栈顶)。
栈的应用 十进制数N和其它d进制数的转换是实现计算的基本问题,
解决方法很多,下面给出一种算法原理: N=(N / d)×d+N % d (其中 / 为整除运算,%为求余运算)。
例如:(1348)10=(2504)8运算过程如下:
default:x=0; while (s[i]!=' ') x=x*10+s[i++]-'0'; stack[++top]=x;
break;
}
i++;
}
//while
return stack[top];
}
main() {
printf("input a string(@_over):"); gets(s); printf("result=%d",comp(s)); return 0; }
cout<<"Please enter a number(N) base 10:"; cin>>n; cout<<"please enter a number(d):"; cin>>d; do{
a[++i]=n%d; n=n/d; }while(n!=0); for (j=i;j>=1;j--)cout<<a[j]; return 0; }
集合
• 数据元素的物理结构有两种:顺序存储结构和链 式存储结构
• 顺序存储结构:用数据元素在存储器中的相对位 置来表示数据元素之间的逻辑关系。

数据结构 3.1栈和队列(顺序及链栈定义和应用)

数据结构 3.1栈和队列(顺序及链栈定义和应用)

假设从终端接受了这样两行字符: whli##ilr#e(s#*s) outcha@putchar(*s=#++);
则实际有效的是下列两行: while (*s) putchar(*s++);
例4:迷宫求解
通常用 “回溯 试探方 法”求 解
##########
# Q # $ $ $ #
#
# #$ $ $ # #
3.1 栈的类型定义
实例引进 考虑问题:一个死胡同,宽度只能够一辆车进 出,现有三辆汽车依次进入胡同停车,后A车 要离开,如何处理? 用计算机模拟以上问题
小花车
小明家 小花家 能能家 点点家 强强家
小花车
点点车 强强车
基本概念
栈(STACK) ——一种限定性的 数据结构,限定只能在表的一端 进行插入和删除的线性表。
# $ $ # #
#
## ##
##
# #
##
# # #
#
## # ## # # #
#
Q #
##########
求迷宫路径算法的基本思想
若当前位置“可通”,则纳入路径,继续( 向东)前进; 若当前位置“不可通”,则后退,换方向 继续探索; 若四周“均无通路”,则将当前位置从路 径中删除出去。
一 顺序栈
顺序栈存储的特点 顺序栈各个基本操作顺序实现 完整的顺序栈c语言程序 模拟停车场
一 顺序栈
存储特点
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
c语言中可用数组来实现顺序栈
设置栈顶指针Top
elem[arrmax]
a1 a2 a3 a4
Top
top的值
elem[arrmax]

大学《数据结构》第三章:栈和队列-第一节-栈

大学《数据结构》第三章:栈和队列-第一节-栈

第一节栈
一、栈的定义及其运算
1、栈的定义
栈(Stack):是限定在表的一端进行插入和删除运算的线性表,通常将插入、删除的一端称为栈项(top),另一端称为栈底(bottom)。

不含元素的空表称为空栈。

栈的修改是按后进先出的原则进行的,因此,栈又称为后进先出(Last In First Out)的线性表,简称为LIFO表。

真题选解
(例题·填空题)1、如图所示,设输入元素的顺序是(A,B,C,D),通过栈的变换,在输出端可得到各种排列。

若输出序列的第一个元素为D,则输出序列为。

隐藏答案
【答案】DCBA
【解析】根据堆栈"先进后出"的原则,若输出序列的第一个元素为D,则ABCD入栈,输出序列为DCBA
2、栈的基本运算
(1)置空栈InitStack(&S):构造一个空栈S。

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’)

栈和队列思政小课堂理解

栈和队列思政小课堂理解

栈和队列思政小课堂理解栈和队列的定义、区别,存在的意义1、栈的定义(1)栈:栈实际上是一种线性表,它只允许在固定的一段进行插入或者删除元素,在进行数据插入或者删除的一段称之为栈顶,剩下的一端称之为栈顶。

其遵循的原则是后进先出。

(2)栈的核心操作:三大核心操作,入栈,出栈,取栈顶元素(3)对于栈的形象理解:子弹的弹夹我们一定见过,子弹在被压入的时候就相当于是一个个元素,而弹夹就相当于是栈。

先被压入的子弹是最后被打出的,先压入的元素是最后出来的,也就是后进先出。

2、队列的定义(1)队列:首先队列也是一种特殊的线性表,它允许在一端进行插入数据,在另一端进行删除数据的。

队列里边有队首,队尾,队首元素。

其遵循的原则是先进先出。

(2)队列的核心操作:三大核心操作分别是入队列,出队列,取队首元素。

(3)对于队列的形象理解:火车穿越隧道,火车的头相当于是队列的首,火车的尾相当于是队列的尾部。

火车在穿越隧道的时候,头部先进入隧道头部也先出隧道,尾部后进入尾部后出隧道。

队列也就是先入的元素先出队列,后进入的元素后出队列。

3、栈和队列的区别(1)栈和队列的出入方式不同:栈是后进先出、队列是先进先出。

(2)栈和队列在具体实现的时候操作的位置不同:因为栈是后进先出,它在一段进行操作;而队列是先进先出,实现的时候在两端进行。

在Java标准库中实现队列时是按照链表实现的。

4、栈和队列存在的意义上边我们提到过:栈和队列都是一种典型的线性表,都是基于线性表(顺序表和链表)来实现的,那么我们研究栈和队列的目的何在?因为在栈和队列定义后,只有那三种操作,而那三种操作都是最常用的,它支持的操作越少,我们在使用的时候关心的点也就越少,用起来就越不容易出错。

在计算机中“少即是多”,少意味着功能比较少、比较呆板。

多意味着功能很多,用的时候要操的心就越多,就越容易出错。

综上:栈和队列存在的意义就是减少线性表的基本操作,提取常用操作,让人们使用起来更方便,更不容易出错。

第4章栈及队列

第4章栈及队列
}
4.1.5 栈的链式存储结构——链栈 1.链栈结构及数据类型
它是一种限制运算的链表,即规定链表中的扦入和删 除运算只能在链表开头进行。链栈结构见下图。
top 头
an
an-1
……
栈顶
图 3-5 链栈结构示意图
a1 ^
栈底
单链表的数据结构定义为: typedef struct node
{ elemtype data; //数据域 struct node *next; //指针域
3.出栈: POP(&S) 删除栈S中的栈顶元素,也称为”退栈”、 “删除”、 “弹出”。
4.取栈顶元素: GETTOP(S) 取栈S中栈顶元素。 5.判栈空: EMPTY(S) 判断栈S是否为空,若为空,返回值为1,否则返回值为0。
4.1.3 栈的抽象数据类型描述
ADT Stack {
Data: 含有n个元素a1,a2,a4,…,an,按LIFO规则存放,每个元素的类型都为 elemtype。 Operation: Void inistack(&s) //将栈S置为一个空栈(不含任何元素) Void Push(&s,x) //将元素X插入到栈S中,也称为 “入栈”、 “插 入”、 “压入”
{s->top[0]=-1; s->top[1]=m; }
(2)两个栈共享存储单元的进栈算法 int push(duseqstack *s, elemtype x, int i) //将元素x进入到以S为栈空间的第i个栈中 { if (s->top[0] ==s->top[1]-1) { printf(“overflow”); return (0);} if (i!=0 || i!=1) {printf(“栈参数出错“);return (0);} if(i= =0) //对0号栈进行操作 { s->top[0]++;s->stack[s->top[0]]=x;} else {s->top[1]--; s->stack[s->top[1]]=x;} return (1); }}

数据结构(C语言版)第3章 栈和队列

数据结构(C语言版)第3章 栈和队列

typedef struct StackNode {
SElemType data;
S
栈顶
struct StackNode *next;
} StackNode, *LinkStack;
LinkStack S;

栈底
链栈的初始化
S

void InitStack(LinkStack &S ) { S=NULL; }
top
C
B
base A
--S.top; e=*S.top;
取顺序栈栈顶元素
(1) 判断是否空栈,若空则返回错误 (2) 否则通过栈顶指针获取栈顶元素
top C B base A
Status GetTop( SqStack S, SElemType &e) { if( S.top == S.base ) return ERROR; // 栈空 e = *( S.top – 1 ); return OK; e = *( S.top -- ); ??? }
目 录 导 航
Contents
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5
栈和队列的定义和特点 案例引入 栈的表示和操作的实现 栈与递归 队列的的表示和操作的实现
3.6
案例分析与实现
3.2 案例引入
案例3.1 :一元多项式的运算
案例3.2:号匹配的检验
案例3.3 :表达式求值
案例3.4 :舞伴问题
目 录 导 航
top B base A
清空顺序栈
Status ClearStack( SqStack S ) { if( S.base ) S.top = S.base; return OK; }

栈和队列区别及应用场景

栈和队列区别及应用场景

栈和队列区别及应用场景栈(Stack)和队列(Queue)是两种常见的数据结构,它们在计算机科学领域有广泛的应用。

本文将从定义、特点和基本操作等方面详细介绍栈和队列的区别,并分析它们各自的应用场景。

一、栈的定义及特点:栈是一种线性数据结构,其特点是“先进后出”(Last In First Out,LIFO)。

即在栈中最后一个进入的元素,也是第一个出栈的元素。

栈的基本操作包括入栈和出栈。

入栈(Push)是将一个元素追加到栈的顶部,出栈(Pop)是将栈顶元素移除。

栈的应用场景:1.函数调用:在函数调用时,每遇到一个新的函数调用就将当前的上下文(包括局部变量和返回地址)压入栈中,当函数调用完毕后,再弹出栈顶元素,恢复上一个函数的上下文。

2.表达式求值:栈可以用于进行中缀表达式到后缀表达式的转换,并通过栈来计算后缀表达式的值。

3.递归:递归算法的实现中通常会使用栈来保存递归调用的上下文。

4.撤销操作:在很多应用程序中,比如文本编辑器和图像处理软件中,通过栈来存储用户操作,以便可以撤销之前的操作。

5.浏览器历史记录:浏览器通常使用栈来实现历史记录的功能,每当用户浏览一个新的页面时,就将该页面的URL入栈,当用户点击后退按钮时,再依次出栈。

6.二叉树的遍历:用栈可以实现二叉树的深度优先遍历,具体的实现是使用非递归的方式进行前序、中序、后序遍历。

二、队列的定义及特点:队列也是一种线性数据结构,其特点是“先进先出”(First In First Out,FIFO)。

即在队列中最先进入的元素,也是第一个出队列的元素。

队列的基本操作包括入队和出队。

入队(Enqueue)是将元素放入队列的尾部,出队(Dequeue)是将队列的头部元素移除。

队列的应用场景:1.广度优先搜索:在图论中,广度优先搜索(Breadth First Search,BFS)通常会使用队列来实现,按照层次的顺序进行搜索。

2.缓冲区:队列可以用作缓冲区,在生产者和消费者模型中,生产者将数据放入队列的尾部,消费者从队列的头部取出数据进行处理。

数据结构栈和队列知识点总结

数据结构栈和队列知识点总结

数据结构栈和队列知识点总结一、栈的基本概念栈是一种线性数据结构,具有后进先出(LIFO)的特点。

栈有两个基本操作:入栈(push)和出栈(pop)。

入栈指将元素压入栈中,出栈指将最近压入的元素弹出。

二、栈的实现方式1. 数组实现:利用数组来存储元素,通过一个变量来记录当前栈顶位置。

2. 链表实现:利用链表来存储元素,每个节点包含一个数据域和一个指向下一个节点的指针。

三、应用场景1. 表达式求值:使用两个栈分别存储操作数和运算符,按照优先级依次进行计算。

2. 函数调用:每当调用一个函数时,就将当前函数的上下文信息压入调用栈中,在函数返回时再弹出。

3. 浏览器历史记录:使用两个栈分别存储浏览器前进和后退的网页地址。

四、队列的基本概念队列是一种线性数据结构,具有先进先出(FIFO)的特点。

队列有两个基本操作:入队(enqueue)和出队(dequeue)。

入队指将元素加入到队列尾部,出队指从队列头部删除元素。

五、队列的实现方式1. 数组实现:利用数组来存储元素,通过两个变量分别记录队列头和队列尾的位置。

2. 链表实现:利用链表来存储元素,每个节点包含一个数据域和一个指向下一个节点的指针。

六、应用场景1. 广度优先搜索:使用队列来保存待访问的节点,按照层次依次访问。

2. 线程池:使用队列来保存任务,线程从队列中取出任务进行处理。

3. 缓存淘汰策略:使用队列来维护缓存中元素的顺序,根据一定策略选择删除队首或队尾元素。

七、栈和队列的比较1. 栈是一种后进先出的数据结构,而队列是一种先进先出的数据结构。

2. 栈只能在栈顶进行插入和删除操作,而队列可以在两端进行操作。

3. 栈可以用于回溯、函数调用等场景,而队列适合于广度优先搜索、缓存淘汰等场景。

八、常见问题及解决方法1. 栈溢出:当栈空间不够时,会发生栈溢出。

解决方法包括增加栈空间大小、减少递归深度等。

2. 队列空间浪费:当使用数组实现队列时,可能会出现队列空间不足的情况。

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(1) (2) (3) (4) 栈的定义和特点 栈的抽象数据类型定义 栈的表示和实现 栈的应用
4
栈的定义
定义:限定仅在表尾进行插入或删除操作 的线性表。 表尾—栈顶 表头—栈底 不含元素的空表称空栈
5
栈的特点
特点:先进后出(FILO)或后进先出(LIFO)
进栈 栈顶 出栈 ... an ……... a2 栈底 栈s=(a1,a2,……,an)
第三章 栈和队列
栈和队列
栈和队列是两种特殊的线性表 是操作受限的线性表,称为限定性的数据结构 栈的插入和删除限定在表尾 队列的插入限定在表尾,删除限定在表头
2
第3章 栈和队列
3.1 3.2 3.3 3.4

栈(Stack) 队列(Queue) 本章小结 课后练习
3
3.1 栈(Stack)
int IsEmpty ( SeqStack * s ) { if ( S->top= =-1 ) return 1; else return 0; }
20
顺序栈的判满
int IsFull ( SeqStack * s ) { if ( S->top = = Stack_Size-1 ) return 1; else return 0; }
4 3
2 1 top 0
4 3
2 1 0
D C
B
空栈
A 进栈
栈空时出栈,则下溢(underflow) 栈满时入栈,则上溢(overflow)
16
思考题
设有一个空栈,栈的首地址为1000H(十六进制) ,经过push,push,pop,push,pop,push,pop,push后 ,栈顶元素的地址为多少(sizeof(ElemType)=2)? 答案: 1002H
后缀表达式:435*+
4
3 4
5 3 4
15 4
19
45
栈的应用5—函数的调用
函数的嵌套调用
主 程 序 s 子 过 程 s t s
子 过 程 t
f t s
子 过 程 f
46
s
t s
default: return(FALSE);
} return(TRUE); }
31
链栈
链栈:栈的操作是线性表的特例,链栈的操作 易于实现。注意分析结点指针的指向。
ai
ai+1 top
ai+1
ai
^
空链栈 … 栈顶 a1 栈底
top
an
^
32
链栈结点类型
typedef struct node {
-12 操作数 运算符
后缀表达式求值
后缀表达式求值步骤(引入一个栈即可): 1.读入表达式一个字符 2.若是操作数,压入栈,转4 3.若是运算符,从栈中弹出2个数,将运算 结果再压入栈 4.若表达式输入完毕,栈顶即表达式值; 若表达式未输入完,转1
44
后缀表达式求值
例: 计算 4+3*5
4. IsFull(S) 6. Pop(S,x)
12
栈的表示和实现
栈在计算机中主要有两种基本的存储结构: 顺序存储结构和链式存储结构。 顺序存储的栈称为顺序栈 链式存储的栈称为链栈
13
顺序栈
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,同时附设指针 top指示栈顶元素在顺序栈中的位置。 顺序栈的类型说明: typedef struct { ElemType elem[Stack_Size]; int top; }SeqStack;
a1
6
入栈序列与出栈序列
栈具有LIFO性质,若已知栈的输入序列为1 2 3 ,则输出序列有多少种呢? 以1为头:123 132 以2为头:213 231 以3为头:321
7
入栈序列与出栈序列
若已知栈的输入序列为1 2 3 4,则输出序列有 多少种呢? 以1为头:1234 1243 1324 1342 1432 以2为头:2134 2143 2314 2341 2431 以3为头:3214 3241 3421 以4为头:4321 当输入序列为1 2 … n时,经过栈可获得的输 出序列的个数由尤.卡塔南数决定,即:
while(!IsEmpty(S))
{ Pop(&S,&x); printf(“%d”,x); } }
37
十进制数转换成K进制数
void Conversion(int N,int base)
{ Stack S; int x; InitStack(&S); /*S为顺序栈或链栈*/
while(N)
{ x=N%base; Push(&S, x); N=N/base; } while(!IsEmpty(S)) { Pop(&S,&x); if(x<10) printf(“%d”,x);
top[1]
27
两栈共享的数据结构定义
#define M 100 typedef struct
{
ElemType Stack[M];
int top[2];
} DqStack;
28
两栈共享的初始化
void InitStack ( DqStack *S )
{ S->top[0]=-1; S->top[1]=M; }
14
顺序栈的top指针
top==-1,表示栈空; top== stacksize-1,表示栈满; 每插入一元素时,top加1; 每删除一元素时,top减1;
15Leabharlann 顺序栈的操作过程示意栈满
5 top top top top top top F E 5 top top top top top top top F E D C B A 出栈 栈空 5 4 3 2 1 0
17
顺序栈的基本操作
顺序栈的初始化操作 顺序栈的判空操作 顺序栈的判满操作 顺序栈的插入操作(入栈) 顺序栈的删除操作(出栈) 顺序栈的读取栈顶元素操作
18
顺序栈的初始化
void InitStack ( SeqStack * s ) { S->top= -1; }
19
顺序栈的判空
23
顺序栈中读取栈顶元素
int GetTop ( SeqStack *s, ElemType *e ) { if ( S->top== -1 ) return FALSE; *e=S->elem[S->top]; return TRUE; }
24
两栈共享技术
若在一个程序中要同时使用多个栈,如果采用 顺序存储结构 会因为栈空间大小难以准确估计,产生有的栈 溢出,有的栈还很空闲的情况 解决措施:两栈共享技术
答案:D
10
栈的抽象数据类型定义
数据元素:
可以是任意类型的数据,但必须属于同一 个数据对象。
关系: 栈中数据元素之间是线性关系。 基本操作:
11
栈的基本操作
1. InitStack(S)
3. IsEmpty(S) 5. Push(S,x) 7. GetTop(S,x)
2. ClearStack(S)
top->next=temp;
return TRUE; }
/* 修改当前栈顶指针 */
34
链栈的出栈操作
int Pop(LinkStack top, ElemType *x) { temp=top->next; if(temp==NULL) return FALSE; /*栈为空*/ top->next=temp->next; *x=temp->data;
39
栈的应用2 — 括号匹配问题
如此反复,直到:
输入序列和栈同时变为空,说明所有括号完 全匹配;
输入序列已读尽,而栈中仍有等待匹配的左 括号,说明括号不匹配,表达式不合法; 或者读入了一个右括号,而栈中已无等待匹 配的左括号,同样属不合法的情况。
40
栈的应用3—回文游戏
顺读与逆读字符串一样(不含空格) 读入字符串 去掉空格(原串) 压入栈 原串字符与出栈字符依次比较 若不等,非回文 若直到栈空都相等,回文
ElemType
data;
struct node *next; }LinkStackNode, *LinkStack;
33
链栈的入栈操作
int Push(LinkStack top, ElemType x) { temp=( )malloc(sizeof(LinkStackNode)); if(!temp) return FALSE; temp->data=x; temp->next=top->next;
d a d
top
41
栈的应用4—表达式求值
中缀表达式 a*b+c a+b*c a+(b*c+d)/e 后缀表达式 ab*c+ abc*+ abc*d+e/+
42
中缀表达式求值
操作数栈和运算符栈
例 计算 2+4-3*6
4 + 2 操作数 运算符 18 6 操作数 运算符
43
6 操作数 运算符
6 3 * 6 操作数 运算符
25
两栈共享技术
主要利用了栈“栈底位置不变,而栈顶位置 动态变化”的特性。 首先为两个栈申请一个共享的一段存储空间 S[M] 然后将两个栈的栈底分别放在存储空间的两 端,分别是0,M-1。
26
共享栈的空间示意
top[0]和top[1]分别为两个栈顶指示器
Stack:0 M-1
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