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。
θ1
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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。

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。

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

第三章 栈和队列

第三章 栈和队列

栈和队列的基本操作是线性表操作的子集,是限定性(操作受限制)的数据结构。

第三章栈和队列数据结构之栈和队列23. 1 栈¾定义:是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。

(后进先出线性表LIFO)¾栈底指针(base) :是线性表的基址;¾栈顶指针(top):指向线性表最后一个元素的后面。

¾当top=base 时,为空栈。

¾基本操作:InitStack(&S), DestroyStack(&S),StackEmpty(S) , ClearStack(&S),GetTop(S ,&e), StackLength(S) ,Push(&S, e): 完成在表尾插入一个元素e.Pop(&S,&e): 完成在表尾删除一个元素。

数据结构之栈和队列3¾栈的表示和实现¾顺序栈:是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;栈满之后,可再追加栈空间即为动态栈。

¾顺序栈的结构类型定义:typedef int SElemType;typedef struct{SElemType *base; /* 栈底指针*/SElemType *top; /* 栈顶指针*/int stacksize; /* 栈空间大小*/ }SqStack;数据结构之栈和队列4¾基本算法描述¾建立能存放50个栈元素的空栈#define STACK_INIT_SIZE 50#define STACKINCREMENT 10Status InitStack_Sq(Stack &S){S.base=(SET*)malloc(STACK_INIT_SIZE *sizeof(SET)); /*为栈分配空间*/if(S.base==NULL)exit(OVERFLOW); /*存储分配失败*/ S.top=S.base;S.stacksize = STACK_INIT_SIZE;return OK; }数据结构之栈和队列5¾出栈操作算法void pop(Sqstack s,SElemType e){if(s.top= = s.base)return ERROR;else{s.top--;e= *s.top;}return OK;}出栈操作topABY topABYbase base数据结构之栈和队列6¾压栈操作算法void Push(SqStack s,SElemType e)if(s.top-s.base>= S.stacksize;) {S.base=(SET*)realloc(S,base,(S.stacksize+STACKINCREMEN T) *sizeof(SET)); /*为栈重新分配空间*/if(!S.base)exit(OVERFLOW);S.top=S.base+S.stacksize;S.stacksize+=STACKINCREMENT;}*S.top=e;S.top++;}return OK; }topAB压栈操作topABebase base数据结构之栈和队列7¾栈的销毁void DestroyStack_Sq(Stack &S){ if (S.base) free(S.base);S.base=NULL;S.top=NULL;S.stacksize=0;}¾栈的清除void ClearStack_Sq(Stack &S){ S.top = S.base ;}数据结构之栈和队列8¾判断栈是否为空栈Status StackEmpty_Sq(Stack S){ if(S.top==S.base) return TRUE;else return FALSE;}¾获得栈的实际长度int StackLength_Sq(Stack S){return(abs(S.top-S.base));}数据结构之栈和队列9¾多个栈共享邻接空间两个栈共享一空间::::::top1top21m中间可用空间栈1栈2地址Base1Base 2……数据结构之栈和队列103. 3 栈与递归¾递归函数:一个直接调用自己或通过一系列的调用语句间接地调用自己的函数。

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

CHAP3栈和队列

CHAP3栈和队列

35
(3)共享出栈算法 ElemType pop1( ){ if (top1==0){ cout<<“underflow\n”;return(NULL);} top1--; return(stack[top1]);} ElemType pop2( ){ if(top2==MAX-1){ cout<<“underflow\n”);return(NULL);} top2++; return(stack[top2]);}
top
top top base
A
A进栈
base
E D C B A
base
E D C B A
E D C 出栈
B C D E 进栈
栈的特点 后进先出LIFO
7
思考:假设有A,B,C三个元素进S栈的顺序是 A,B,C,写出所有可能的出栈序列。
A ABC ACB BAC BCA CAB CBA
8
B C B
x
Status push(LinkStack &top,SElemType x){ //入栈 StackNode *p=new StackNode; if(!p) exit(OVERFLOW); p->data=x; p->next=top; top=p; return OK; }
28
-----取栈顶元素(4) ----p top …... 栈底 ^
// 构造一个空的链栈 top
top = NULL; }
26
-----判空链栈 (2)-----
int StackEmpty(LinkStack top){ return(top==NULL); }
27
-----入栈(3) ----top p

第三章栈和队列

第三章栈和队列
西南交通大学信息科学与技术学院软件工程系‐赵宏宇
续8
//循环队列实现方案二 在SqQueue结构体中增设计数变量c,记录队列中当前 元素个数 void clearQueue(SqQueue &q) { q.r=q.f=-1; q.c=0; //r=f=-1~n-1区间任意整数均可 } int empty(SqQueue &q) { return q.c==0; } int full(SqQueue &q) { return q.c==q.n; } //队空、队满时q.f==q.r均为真 //优点:队满时没有空闲元素位置(充分利用了空间)
西南交通大学信息科学与技术学院软件工程系‐赵宏宇 数据结构A 第3章‐19
西南交通大学信息科学与技术学院软件工程系‐赵宏宇
数据结构A 第3章‐20
3.3 栈的应用
续1
3.3 栈的应用
续2
2. 栈与递归 (1) 递归程序的存储空间消耗 由于函数调用的指令返回地址、形式参数以及断 点状态均用系统堆栈实现存储,因此递归调用的层次 数(深度)决定了系统堆栈必须保留的存储空间容量大小。 例1 以下函数用递归法实现n元一维数组元素逆序存储, 试分析所需栈的深度。 void reverse(ElemTp a[], int i, int j) //数组a下标范围i..j实现元素逆序存储 { if(i<j) { a[i]a[j]; reverse(a, i+1, j-1); } }
西南交通大学信息科学与技术学院软件工程系‐赵宏宇 数据结构A 第3章‐7
3. 堆栈习题举例 例1 若元素入栈次序为ABC,写出所有可能的元素出栈 次序。 答: 所有可能的元素出栈次序共5种,即 ABC 操作PXPXPX (P表示入栈,X表示退栈) ACB PXPPXX BAC PPXXPX BCA PPXPXX CBA PPPXXX

第3章 栈和队列

第3章 栈和队列

例五、 表达式求值 例五、
限于二元运算符的表达式定义:
操作数) 运算符 运算符) 操作数 操作数) 表达式 ::= (操作数 + (运算符 + (操作数 操作数 操作数 ::= 简单变量 | 表达式 简单变量 :: = 标识符 | 无符号整数
表达式的三种标识方法: 表达式的三种标识方法: 设 Exp = S1 + OP + S2 则称 OP + S1 + S2 S1 + OP + S2 S1 + S2 + OP 为前缀表示法 前缀表示法 为中缀表示法 中缀表示法 为后缀表示法 后缀表示法
例如:(1348)10 = (2504)8 ,其 例如: 运算过程如下:
计 算 顺 序
N N div 8 N mod 8 1348 168 4 168 21 0 21 2 5 2 0 2
输 出 顺 序
void conversion () { InitStack(S); scanf ("%d",&N); while (N) { Push(S, N % 8); N = N/8; } while (!StackEmpty(S)) { Pop(S,e); printf ( "%d", e ); } } // conversion
栈和队列是两种常用的数据类型
3.1 栈的类型定义 3.2 栈的应用举例 3.3 栈类型的实现 3.4 队列的类型定义 3.5 队列类型的实现
3.1 栈的类型定义
ADT Stack { 数据对象: 数据对象 D={ ai | ai ∈ElemSet, i=1,2,...,n, n≥0 } 数据关系: 数据关系 R1={ <ai-1, ai >| ai-1, ai∈D, i=2,...,n } 约定an 端为栈顶,a1 端为栈底。 基本操作: 基本操作: } ADT Stack

《栈和队列》课件

《栈和队列》课件

栈与队列的区别
数据存储方式
栈是后进先出(Last In First Out, LIFO)的数据结构,新元素总是被添加到栈顶,移除 元素时也是从栈顶开始。而队列是先进先出(First In First Out, FIFO)的数据结构,新 元素被添加到队列的尾部,移除元素时从队列的头部开始。
操作方式
栈的主要操作有push(添加元素)和pop(移除元素),而队列的主要操作有enqueue (添加元素)和dequeue(移除元素)。
《栈和队列》ppt课件
目录
CONTENTS
• 栈的定义与特性 • 队列的定义与特性 • 栈与队列的区别与联系 • 栈和队列的实现方式 • 栈和队列的算法实现 • 总结与思考
01 栈的定义与特性
CHAPTER
栈的定义
栈是一种特殊的线性 数据结构,遵循后进 先出(LIFO)原则。
栈中的元素按照后进 先出的顺序排列,最 新加入的元素总是位 于栈顶。
02
如何实现一个队列,并 实现其基本操作( enqueue、dequeue、 front)?
03
栈和队列在应用上有哪 些区别?请举例说明。
04
请设计一个算法,使用 栈实现括号匹配的功能 ,并给出测试用例。
谢谢
THANKS

队列的应用场景
任务调度
在任务调度中,可以将任 务按照优先级放入队列中 ,按照先进先出的原则进 行调度。
网络通信
在网络通信中,可以将数 据包放入队列中,按照先 进先出的原则进行发送和 接收。
事件处理
在事件处理中,可以将事 件放入队列中,按照先进 先出的原则进行处理。
03 栈与队列的区别与联系
CHAPTER
应用场景

栈与队列,各有异同。

栈与队列,各有异同。

栈与队列,各有异同。

⾸先是两者的定义:栈也称为堆栈,是⼀种线性表。

栈的特性:最先放⼊栈中的内容最后被拿出来,最后放⼊栈中的内容最先被拿出来,被称为先进后出、后进先出。

队列也是⼀种特殊的线性表。

不同于栈所服从的先进后出的原则,队列的原则是先进先出。

队列在队头做删除操作,在队尾做插⼊操作。

然后是两者的异同点不同点:1.删除数据元素的位置不同,栈的删除操作在表尾进⾏,队列的删除操作在表头进⾏。

2.队列先进先出,栈先进后出。

3.顺序栈能够实现多栈空间共享,⽽顺序队列不能。

4.遍历数据速度不同。

栈只能从头部取数据,也就最先放⼊的需要遍历整个栈最后才能取出来。

队列则不同,它基于地址指针进⾏遍历,⽽且可以从头或尾部开始遍历⽆需开辟临时空间,速度要快的多。

相同点:1.都是。

2.插⼊操作都是限定在表尾进⾏。

3.都可以通过顺序结构和链式结构实现。

4.插⼊与删除的时间复杂度与空间复杂度上两者均相同。

再然后便是两者的表⽰和操作的实现栈表⽰和操作的实现:#include <iostream>#define MAXSIZE 100//基础容量using namespace std;typedef struct{SElemType *top;//栈顶指针SElemType *base;//栈底指针int stacksize;//栈可⽤最⼤容量}SqStack;Status InitStack(SqStack &S)//初始化栈{S.base=new SElemType[MAXSIZE];if(!s.base) exit(OVERFLOW);//内存分配失败S.top=s.base;S.stacksize=MAXSIZE;}Status Push(SqStack &S,SElemType e)//把元素e压⼊栈顶{if(S.top-S.base==S.stacksize) return ERROR;//栈满*S.top++=e;//栈顶指针+1return OK;}Status Pop(SqStack &s,SElemType &e)//取出栈顶元素,并删除栈顶{if(S.top==S.base)//top与base重合时,栈为空return ERROR;e=*--S.top;return OK;}SElemType GetTop(SqStack S){if(S.top!=S.base)return *(S.top-1);}队列表⽰和操作的实现:#ifndef STATICQUEUE_H_INCLUDED#define STATICQUEUE_H_INCLUDEDtemplate<class T>class StaticQueue{public:StaticQueue();StaticQueue(int size);~StaticQueue();void enqueue(T data);T dequeue();bool isEmpty();bool isFull();int count();void display();private:int rear;int front;int size;const static int DEFAULT;T* queue;};这些在课本上都有,下⾯说说遇到的问题:对于作业3,可以说是屡战屡败,屡败屡战了,先是⼀点思路都没有,再到后来⽼师提⽰后有⼀点思路,但还是错误百出,再到后来参照书上的⽅法,还是错误,最后终于发现问题。

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。

计算机二级公共基础部分:栈和队列

计算机二级公共基础部分:栈和队列

计算机二级公共基础部分:栈和队列
栈及其基本运算:
1.栈的定义:
栈(stack):一种只允许在表的一端进行插入或删除操作的特殊的线性表
栈顶(top):允许进行插入与删除操作的一端
栈底(bottom):不允许插入与删除操作的另一端
先进后出( FILQ)或后进先出(LIFO)的线性表
2.栈的顺序存储及其运算
top=0:栈空
top=m:栈满
栈的基本运算:
入栈运算
退栈运算
读栈顶元素
队列及其基本运算
1.队列的定义
限定只能在表的一端进行插入和在另一端进行删除操作的线性表
队尾(rear): 允许插入的一端
队头(front):允许删除的另一端
先进先出( FIFO )表或后进后出( LLO )线性表
基本操作:
入队运算:往队列的队尾插入一个元素,队尾指针rear的变化
退队运算:从队列的排头删除一个元素,队头指front的变化
2循环队列及其运算
队列存储空间的最后一个位置绕到第一个位置,形成逻辑上的环状空间供队列循环使用
入队运算:队尾指针加1,并当rear=m+1时置rear=1
出队运算:队头指针加1,并当front=m+1时置front=1。

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。

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第三章栈和队列
【实训1】栈的应用
1.实训说明
本实训是关于栈的应用,栈在各种高级语言编译系统中应用十分广泛,在本实训程序中,利用栈的“先进后出”的特点,分析C 语言源程序代码中的的括号是否配对正确。

通过本对
本实训的学习,可以理解的基本操作的实现。

本实训要求设计一个算法,检验C 源程序代码中的括号是否正确配对。

对本算法中的栈
的存储实现,我们采用的是顺序存储结构。

要求能够在某个C源程序上文件上对所设计的算
法进行验证。

2.程序分析
(1)int initStack(sqstack **s) 初始化一个栈
(2)int push(sqstack *s,char x) 入栈,栈满时返回FALSE
(3)char pop(sqstack *s) 出栈,栈空时返回NULL
(4)int Empty(sqstack *s) 判断栈是否为空,为空时返回TRUE
(5)int match(FILE *f) 对文件指针f 对指的文件进行比较括号配对检验,从文件中每读入一个字符ch=fgetc(f),采用多路分支switch(ch)进行比较:
①若读入的是“[”、“{”或“(”,则压入栈中,
②若读入的是“]”,则:若栈非空,则出栈,判断出栈符号是否等于“[”,不相
等,则返回FALSE。

③若读入的是“}”,则:若栈非空,则出栈,判断出栈符号是否等于“{”,不相
等,则返回FALSE。

④若读入的是“)”,则:若栈非空,则出栈,判断出栈符号是否等于“(”,不相
等,则返回FALSE。

⑤若是其它字符,则跳过。

文件处理到结束时,如果栈为空,则配对检验正确,返回TRUE。

(6)主程序main()中定义了一个文件指针,输入一个已经存在的C 源程序文件。

3.参考源代码
# define MAXNUM 200
# define FALSE 0
# define TRUE 1
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
typedef struct {
char stack[MAXNUM];
int top; } sqstack; /*定义栈结构*/
int initStack(sqstack **s)
{/*初始化栈*/
if ((*s=(sqstack*)malloc(sizeof(sqstack))) NULL) return FALSE;
(*s)->top=-1;
return TRUE;
}
实验三堆栈的使用
一、实验目的
1、使学生深入了解堆栈的特性,以便在遇到实际问题时灵活运用堆栈知识。

2、巩固堆栈数据结构的构造方法。

二、实验前的准备工作
1、掌握堆栈的逻辑结构和存储结构。

2、熟练掌握堆栈的出栈、入栈等操作。

三、实验指导
1、算法分析
将十进制数N和其它d进制数的转换是计算机实现计算的基本问题,其解决方案很多,其中最简单方法基于下列原理:即除d取余法。

例如:(1348)10=(2504)8
N N div 8 N mod 8
1348 168 4
168 21 0
21 2 5
2 0 2
从中我们可以看出,最先产生的余数4是转换结果的最低位,这正好符合栈的特性即后进先出的特性。

所以可以用顺序栈来模拟这个过程。

2、算法如下
struct node
{int data;
struct node *link;
}
typedef struct node NODE;
NODE *top=NULL;
void conversion(int x)
{
while(x>0)
{push(top,x%8);
x=x/8;
}
while(!stackempty(top)) /* stackempty( )为判断堆栈是否为空函数*/
{x=pop(s);
printf(“%d”,x);
}
四、实验内容
进制数转换
五、实验报告要求
1、认真阅读和掌握本实验内容所给的程序。

2、将本实验上机运行。

3、结合运行结果,对程序进行分析。

4、假设有两个栈共享一个数组stack[n],试编写一个算法,完成对任何一个栈的入栈和出栈操作。

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