数据结构实验指导书03

实验三栈和队列3.1实验目的：（1）熟悉栈的特点（先进后出）及栈的基本操作，如入栈、出栈等，掌握栈的基本操作在栈的顺序存储结构和链式存储结构上的实现；（2）熟悉队列的特点（先进先出）及队列的基本操作，如入队、出队等，掌握队列的基本操作在队列的顺序存储结构和链式存储结构上的实现。

3.2实验要求：（1）复习课本中有关栈和队列的知识；（2）用C语言完成算法和程序设计并上机调试通过；（3）撰写实验报告，给出算法思路或流程图和具体实现（源程序）、算法分析结果（包括时间复杂度、空间复杂度以及算法优化设想）、输入数据及程序运行结果（必要时给出多种可能的输入数据和运行结果）。

3.3基础实验[实验1] 栈的顺序表示和实现实验内容与要求:编写一个程序实现顺序栈的各种基本运算，并在此基础上设计一个主程序，完成如下功能：（1）初始化顺序栈（2）插入元素（3）删除栈顶元素（4）取栈顶元素（5）遍历顺序栈（6）置空顺序栈分析:栈的顺序存储结构简称为顺序栈,它是运算受限的顺序表。

对于顺序栈，入栈时，首先判断栈是否为满，栈满的条件为：p->top= =MAXNUM-1，栈满时，不能入栈; 否则出现空间溢出，引起错误，这种现象称为上溢。

出栈和读栈顶元素操作，先判栈是否为空，为空时不能操作，否则产生错误。

通常栈空作为一种控制转移的条件。

注意：（1）顺序栈中元素用向量存放（2）栈底位置是固定不变的，可设置在向量两端的任意一个端点（3）栈顶位置是随着进栈和退栈操作而变化的，用一个整型量top（通常称top为栈顶指针）来指示当前栈顶位置参考程序:#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#define MAXNUM 20#define ElemType int/*定义顺序栈的存储结构*/typedef struct{ ElemType stack[MAXNUM];int top;}SqStack;/*初始化顺序栈*/void InitStack(SqStack *p){ if(!p)printf("Eorror");p->top=-1;}/*入栈*/void Push(SqStack *p,ElemType x){ if(p->top<MAXNUM-1){ p->top=p->top+1;p->stack[p->top]=x;}elseprintf("Overflow!\n");}/*出栈*/ElemType Pop(SqStack *p){ ElemType x;if(p->top!=0){ x=p->stack[p->top];printf("以前的栈顶数据元素%d已经被删除！\n",p->stack[p->top]);p->top=p->top-1;return(x);}else{ printf("Underflow!\n");return(0);}}/*获取栈顶元素*/ElemType GetTop(SqStack *p){ ElemType x;if(p->top!=0){ x=p->stack[p->top];return(x);}else{ printf("Underflow!\n");return(0);}}/*遍历顺序栈*/void OutStack(SqStack *p){ int i;printf("\n");if(p->top<0)printf("这是一个空栈！");printf("\n");for(i=p->top;i>=0;i--)printf("第%d个数据元素是：%6d\n",i,p->stack[i]); }/*置空顺序栈*/void setEmpty(SqStack *p){p->top= -1;}/*主函数*/main(){ SqStack *q;int y,cord;ElemType a;do{printf("\n");printf("第一次使用必须初始化！\n");printf("\n");printf("\n 主菜单\n");printf("\n 1 初始化顺序栈\n");printf("\n 2 插入一个元素\n");printf("\n 3 删除栈顶元素\n");printf("\n 4 取栈顶元素\n");printf("\n 5 置空顺序栈\n");printf("\n 6 结束程序运行\n");printf("\n--------------------------------\n");printf("请输入您的选择( 1, 2, 3, 4, 5,6)");scanf("%d",&cord);printf("\n");switch(cord){ case 1:{ q=(SqStack*)malloc(sizeof(SqStack));InitStack(q);OutStack(q);}break;case 2:{ printf("请输入要插入的数据元素：a=");scanf("%d",&a);Push(q,a);OutStack(q);}break;case 3:{ Pop(q);OutStack(q);}break;case 4:{ y=GetTop(q);printf("\n栈顶元素为：%d\n",y);OutStack(q);}break;case 5:{ setEmpty(q);printf("\n顺序栈被置空！\n");OutStack(q);}break;case 6:exit(0);}}while (cord<=6);}[实验2] 栈的链式表示和实现实验内容与要求:编写一个程序实现链栈的各种基本运算，并在此基础上设计一个主程序，完成如下功能：（1）初始化链栈（2）链栈置空（3）入栈（4）出栈（5）取栈顶元素（6）遍历链栈分析:链栈是没有附加头结点的运算受限的单链表。

栈顶指针就是链表的头指针。

注意：（1）LinkStack结构类型的定义可以方便地在函数体中修改top指针本身（2）若要记录栈中元素个数，可将元素个数属性放在LinkStack类型中定义。

（3）链栈中的结点是动态分配的，所以可以不考虑上溢。

参考程序:#include "stdio.h"#include "malloc.h"#include "stdlib.h"typedef int Elemtype;typedef struct stacknode {Elemtype data;stacknode * next;}StackNode;typedef struct {stacknode * top; //栈顶指针}LinkStack;/*初始化链栈*/void InitStack(LinkStack * s){ s->top=NULL;printf("\n已经初始化链栈！\n");}/*链栈置空*/void setEmpty(LinkStack * s){ s->top=NULL;printf("\n链栈被置空！\n");}/*入栈*/void pushLstack(LinkStack * s, Elemtype x){ StackNode * p;p=(StackNode *)malloc(sizeof(StackNode)); //建立一个节点。

p->data=x;p->next=s->top; //由于是在栈顶pushLstack，所以要指向栈顶。

s->top=p; //插入}/*出栈*/Elemtype popLstack(LinkStack * s){ Elemtype x;StackNode * p;p=s->top; //指向栈顶if (s->top ==0){ printf("\n栈空，不能出栈！\n");exit(-1);}x=p->data;s->top=p->next; //当前的栈顶指向原栈的nextfree(p); //释放return x;}/*取栈顶元素*/Elemtype StackTop(LinkStack *s){ if (s->top ==0){ printf("\n链栈空\n");exit(-1);}return s->top->data;}/*遍历链栈*/void Disp(LinkStack * s){ printf("\n链栈中的数据为：\n");printf("=======================================\n");StackNode * p;p=s->top;while (p!=NULL){ printf("%d\n",p->data);p=p->next;}printf("=======================================\n");}void main(){ printf("================= 链栈操作=================\n\n");int i,m,n,a;LinkStack * s;s=(LinkStack *)malloc(sizeof(LinkStack));int cord;do{ printf("\n");printf("第一次使用必须初始化！\n");printf("\n");printf("\n 主菜单\n");printf("\n 1 初始化链栈\n");printf("\n 2 入栈\n");printf("\n 3 出栈\n");printf("\n 4 取栈顶元素\n");printf("\n 5 置空链栈\n");printf("\n 6 结束程序运行\n");printf("\n--------------------------------\n");printf("请输入您的选择( 1, 2, 3, 4, 5,6)");scanf("%d",&cord);printf("\n");switch(cord){ case 1:{ InitStack(s);Disp(s);}break;case 2:{printf("输入将要压入链栈的数据的个数：n=");scanf("%d",&n);printf("依次将%d个数据压入链栈：\n",n);for(i=1;i<=n;i++){scanf("%d",&a);pushLstack(s,a);}Disp(s);}break;case 3:{ printf("\n出栈操作开始!\n");printf("输入将要出栈的数据个数：m=");scanf("%d",&m);for(i=1;i<=m;i++){printf("\n第%d次出栈的数据是：%d",i,popLstack(s));}Disp(s);}break;case 4:{ printf("\n\n链栈的栈顶元素为：%d\n",StackTop(s));printf("\n");}break;case 5:{ setEmpty(s);Disp(s);}break;case 6:exit(0);}}while (cord<=6);}[实验3] 队列的顺序表示和实现实验内容与要求编写一个程序实现顺序队列的各种基本运算，并在此基础上设计一个主程序，完成如下功能：（1）初始化队列（2）建立顺序队列（3）入队（4）出队（5）判断队列是否为空（6）取队头元素（7）遍历队列分析:队列的顺序存储结构称为顺序队列，顺序队列实际上是运算受限的顺序表。