数据结构堆栈与队列实验报告

实验二堆栈和队列实验目的：1.熟悉栈这种特殊线性结构的特性；2.熟练并掌握栈在顺序存储结构和链表存储结构下的基本运算；3.熟悉队列这种特殊线性结构的特性；3.熟练掌握队列在链表存储结构下的基本运算。

实验原理：堆栈顺序存储结构下的基本算法；堆栈链式存储结构下的基本算法；队列顺序存储结构下的基本算法；队列链式存储结构下的基本算法；实验内容：第一题链式堆栈设计。

要求（1）用链式堆栈设计实现堆栈，堆栈的操作集合要求包括：初始化StackInitiate（S）,非空否StackNotEmpty(S)，入栈StackiPush(S,x),出栈StackPop（S,d）,取栈顶数据元素StackTop(S,d);（2）设计一个主函数对链式堆栈进行测试。

测试方法为：依次把数据元素1，2，3，4，5入栈，然后出栈并在屏幕上显示出栈的数据元素；（3）定义数据元素的数据类型为如下形式的结构体，Typedef struct{char taskName[10];int taskNo;}DataType;首先设计一个包含5个数据元素的测试数据，然后设计一个主函数对链式堆栈进行测试，测试方法为：依次吧5个数据元素入栈，然后出栈并在屏幕上显示出栈的数据元素。

第二题对顺序循环队列，常规的设计方法是使用対尾指针和对头指针，对尾指针用于指示当前的対尾位置下标，对头指针用于指示当前的対头位置下标。

现要求：（1）设计一个使用对头指针和计数器的顺序循环队列抽象数据类型，其中操作包括：初始化，入队列，出队列，取对头元素和判断队列是否为空；（2）编写主函数进行测试。

程序代码：第一题：（1）源程序"LinStack.h"如下：#define NULL 0typedef struct snode{ DataType data;struct snode *next;} LSNode;/*（1）初始化StackInitiate(LSNode ** head) */void StackInitiate(LSNode ** head)/*初始化带头结点链式堆栈*/{ if((*head=(LSNode *)malloc(sizeof(LSNode)))==NULL)exit(1);(*head)->next=NULL;}/*（2）非空否StackNotEmpty(LSNode * head) */int StackNotEmpty(LSNode * head)/*判断堆栈是否为空，非空返回1，否则返回0*/{ if(head->next==NULL) return 0;else return 1;}/*（3）入栈StackPush(LSNode * head, DataType x) */ int StackPush(LSNode *head, DataType x)/*把数据元素x插压入链式堆栈head的栈顶作为新的栈顶，*//*入栈成功返回1，否则返回0 */{ LSNode *p;if((p=(LSNode *)malloc(sizeof(LSNode)))==NULL){ printf("The memory space is not enough!\n");return 0;}p->data=x;p->next=head->next; /*新结点入栈*/head->next=p; /*新结点成为新的栈顶*/return 1;}/*（4）出栈StackPop(SLNode *head, DataType *d) */int StackPop(LSNode *head, DataType *d)/*出栈并把栈顶数据元素值带到参数d，*//*出栈成功返回1，否则返回0 */{ LSNode *p;p=head->next;if(p==NULL){ printf("The Stack has been empty!\n");return 0;}head->next=p->next;*d=p->data;free(p);return 1;}/*（5）取栈顶数据元素StackTop(LSNode *head, DataType *d) */ int StackTop(LSNode *head, DataType *d)/*取栈顶数据元素并由参数d带回，*//* 成功返回1，否则返回0 */{ LSNode *p;p=head->next;if(p==NULL){ printf("The Stack has been empty!\n");return 0;}*d=p->data;return 1;}/*（6）撤销动态申请空间Destroy(LSNode *head) */ void Destroy(LSNode *head){ LSNode *p, *p1;p=head;while(p!=NULL){ p1=p;p=p->next;free(p1);}}（2）测试函数如下：#include<stdio.h>/*该文件包含printf()函数*/#include<stdlib.h>/*该文件包含exit()函数*/#define NULL 0typedef int DataType;#include "LinStack.h"void main(void){ LSNode *myStack;int i, x;StackInitiate(&myStack);for(i=0;i<5; i++){ if(StackPush(myStack,i+1)==0){printf("error!\n");return;}}if(StackTop(myStack, &x)==0){printf("error!\n");return;}elseprintf("The element of local top is :%d\n",x);printf( "The sequence of outing elements is:\n");while(StackNotEmpty(myStack)){StackPop(myStack, &x);printf("%d ", x);}Destroy(myStack);}（3）设计结构体和测试函数如下：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<malloc.h>typedef struct{char taskName[10];int taskNo;}DataType;#include"LinStack.h"void main(){LSNode *myStack;FILE *fp;DataType task,x;if((fp=fopen("task.dat","r"))==NULL){printf("不能打开文件task.dat!\n");exit(0);}StackInitiate(&myStack);while(!feof(fp)){fscanf(fp,"%s %d",&task.taskName,&task.taskNo);StackPush(myStack,task);}fclose(fp);while(StackNotEmpty(myStack)){StackPop(myStack,&x);printf("%s %d\n",x.taskName,x.taskNo);}Destroy(myStack);}其中task.dat为：第一个 1第二个 2第三个 3第四个 4第五个 5第二题：原函数设计如下：typedef struct{DataType queue[MaxQueueSize];int front; /*队头指针*/int count; /*计数器*/} SeqCQueue;/*==========================*//*(1)初始化QueueInitiate(SeqCQueue *Q) */void QueueInitiate(SeqCQueue *Q)/*初始化顺序循环队列Q */{Q->front=0; /*定义初始队头指针下标*/Q->count=0; /*定义初始计数器值*/}/*==========================*//*(2)非空否QueueNotEmpty(SeqCQueue Q)*/int QueueNotEmpty(SeqCQueue Q)/*判断顺序循环队列Q非空否，非空时返回1，否则返回0 */{if(Q.count!=0)return 1;else return 0;}/*==========================*//*(3)入队列QueueAppend(SeqCQueue *Q, DataType x)*/int QueueAppend(SeqCQueue *Q, DataType x)/*把数据元素x插入顺序循环队列Q的队尾，成功时返回1，否则返回0 */ {if(Q->count==MaxQueueSize){printf("The queue is full!\n");return 0;}else{ int r;r=Q->front+Q->count;Q->queue[r]=x;Q->count++;return 1;}}/*==========================*//*(4)出队列QueueDelete(SeqCQueue *Q, DataType *d)*/int QueueDelete(SeqCQueue *Q, DataType *d)/*删除顺序循环队列队头数据元素并赋值d，成功时返回1，否则返回0 */ {if(Q->count==0){printf("The queue is empty!\n");return 0;}else{*d=Q->queue[Q->front];Q->front=(Q->front+1)%MaxQueueSize;Q->count--;return 1;}}/*==========================*//*(6)取对头数据元素QueueGet(SeqCQueue Q, DataType *d)*/int QueueGet(SeqCQueue Q, DataType *d)/* 取顺序循环队列队头数据元素并赋值d，成功时返回1，否则返回0 */ {if(Q.count==0){printf("The queue is empty!\n");return 0;}else{*d=Q.queue[Q.front];return 1;}}（2）测试函数如下：#include<stdio.h>#define MaxQueueSize 100typedef int DataType;#include"SeqQueue.h"void main(void){int i,j,d;SeqCQueue myQueue;QueueInitiate(&myQueue);printf("%d\n",QueueNotEmpty(myQueue)); /*判空*/for(i=0;i<=10;i++){if(QueueAppend(&myQueue,i+1)==0)break;}printf("%d\n",myQueue.count); /*输出元素个数*/ for(j=0;j<=9;j++){if(QueueDelete(&myQueue,&d)==0)break;printf("%d ",d); /*出队列并显示元素*/}printf("\n");printf("%d\n",QueueNotEmpty(myQueue)); /*再次判空*/}实验结果：（1）测试函数输出结果如下：（2）测试设计的结构体结果如下：（3）测试仅使用头指针和计数器的队列结果如下：总结与思考只使用对头指针和计数器的循环队列，实现方法和加上尾指针只有在入队列操作时有所不同，其他的都一样；而此时，入队列元素的位置就由对头指针和计数器决定，此算法的清晰度（可读性）比不上有尾指针的循环队列；但是在判空以及循环具体操作时更为方便；在以结构体数据类型的操作中，要注意的是，取数据元素时也要用结构体类型的变量去取出，输出时也一样。