栈和队列的应用
栈与队列的应用
栈与队列的应用栈(Stack)和队列(Queue)是计算机科学中常见的数据结构，它们分别具有先进后出（Last-In-First-Out, LIFO）和先进先出（First-In-First-Out, FIFO）的特性。
这两种数据结构在计算机领域有着广泛的应用，本文将介绍一些栈与队列的常见应用场景。
一、栈的应用1. 括号匹配栈常被用于判断表达式中的括号是否匹配。
通过遍历表达式中的每个字符，将左括号入栈，当遇到右括号时，检查栈顶元素与右括号是否匹配。
若匹配，则出栈；若不匹配，则说明括号不匹配。
2. 浏览器的前进与后退功能在浏览器中，我们可以通过点击前进和后退按钮来在不同的网页之间切换。
这种功能可以使用两个栈来实现：一个栈用于存储用户浏览的历史页面，另一个栈用于存储用户后退的页面。
当用户点击前进按钮时，从后退栈中弹出页面并推入历史页面栈；当用户点击后退按钮时，从历史页面栈中取出页面并推入后退页面栈。
3. 函数调用与递归在程序中，函数的调用是通过栈来实现的。
当一个函数被调用时，系统会将该函数的返回地址和参数等信息压入栈中；当函数执行完毕后，从栈中弹出返回地址，继续执行调用函数的下一条指令。
4. 表达式求值中缀表达式求值通常需要借助栈来实现。
通过将表达式转换成后缀表达式，并使用栈存储运算符和操作数，可以按照规定的优先级进行计算，得到最终的结果。
二、队列的应用1. 打印任务队列在计算机系统中，多个用户同时提交打印任务时，可以使用队列来管理这些任务。
每当有新的任务到达时，将其加入队列尾部，打印机则从队列头部取出任务进行打印。
这样可以保证任务的顺序性，并避免多个任务之间的冲突。
2. 消息队列在分布式系统中，消息队列通常用于解耦不同模块之间的通信。
一个模块可以将消息发送到队列中，而其他模块可以异步地从队列中获取消息并进行相应的处理。
这种方式提高了系统的可伸缩性和稳定性。
3. 广度优先搜索在图论中，广度优先搜索（Breadth-First Search, BFS）可以借助队列来实现。
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。
数据结构中的栈与队列的应用场景
数据结构中的栈与队列的应用场景栈与队列是数据结构中常见的两种基本数据类型，它们在不同的应用场景中发挥着重要作用。
下面将分别介绍栈和队列的应用场景。
栈的应用场景：1. 编辑器的撤销操作：在编辑器中，撤销（undo）操作是一个常见需求。
撤销操作通常是按照用户操作的反序执行，因此可以使用栈来存储每一次的操作，当用户执行撤销操作时，从栈中弹出最近的操作并执行对应的反操作。
2. 后退按钮的实现：在浏览器中，后退按钮用于返回上一个访问的网页。
通过使用栈来存储用户的访问记录，每当用户访问一个新的页面时，将该页面的地址压入栈中。
当用户点击后退按钮时，从栈中弹出最近访问的页面地址并跳转到该页面。
3. 函数调用与返回：在程序中，函数的调用和返回通常遵循“后进先出”的原则，即后调用的函数先返回。
因此，可以使用栈来实现函数调用与返回的过程。
每当一个函数被调用时，将该函数的执行环境（包括参数、局部变量等）压入栈中；当函数执行完毕后，从栈中弹出该函数的执行环境，恢复上一个函数的执行。
队列的应用场景：1. 消息队列：在分布式系统和异步通信中，消息队列用于解耦发送方和接收方之间的耦合性。
发送方将消息发送到队列的末尾，接收方从队列的头部获取消息进行处理。
消息队列可以实现异步处理、削峰填谷等功能，常见的消息队列系统有RabbitMQ和Kafka等。
2. 操作系统中的进程调度：在操作系统中，进程调度用于控制多个进程的执行顺序。
常见的调度算法中，有使用队列来实现的先来先服务（FCFS）调度算法和轮转调度算法。
进程按照到达时间的顺序加入队列，在CPU空闲时，从队列的头部取出一个进程执行。
3. 打印队列：在打印机等资源共享环境中，通常会使用打印队列来管理多个打印请求。
每当用户提交一个打印请求时，将该请求加入打印队列的末尾，打印机从队列的头部取出请求进行打印。
这样可以保证每个用户的打印请求按照提交的顺序进行处理。
综上所述，栈和队列在不同的应用场景中发挥着重要作用。
栈和队列的应用
栈和队列的应用栈和队列是计算机科学中非常重要的数据结构，它们在各种应用中被广泛使用。
本文将探讨栈和队列的应用，并讨论它们在不同场景下的具体用途。
一、栈的应用1. 浏览器的前进后退功能在使用浏览器时，我们可以通过点击前进按钮或后退按钮来切换网页。
这种功能实际上是由一个栈来实现的。
当我们访问新的网页时，当前页面被推入栈中，当我们点击后退按钮时，栈顶的页面被弹出并显示在浏览器中。
2. 函数调用栈在编写程序时，函数的调用和返回也是通过栈来管理的。
每当一个函数被调用时，相关的信息（例如参数、返回地址等）会被推入栈中，当函数执行完毕后，这些信息会从栈中弹出，程序会回到函数调用的地方继续执行。
3. 括号匹配在编写编译器或表达式计算器时，需要检查括号是否正确匹配。
这个问题可以使用栈来解决。
遍历表达式时，遇到左括号将其推入栈中，遇到右括号时，若栈顶元素是对应的左括号，则将栈顶元素弹出，继续处理下一个字符；若栈为空或栈顶元素不是对应的左括号，则括号不匹配。
二、队列的应用1. 消息队列消息队列是一种在分布式系统中实现异步通信的机制。
它常用于解耦系统中的组件，例如，一个组件将消息发送到队列中，而另一个组件则从队列中接收消息并处理。
这种方式可以提高系统的可伸缩性和可靠性。
2. 打印队列在打印机系统中，多个任务需要按照先后顺序进行打印。
这时可以使用队列来管理打印任务的顺序。
每当一个任务到达时，将其加入到队列的末尾，打印机从队列的头部取出任务进行打印，直到队列为空。
3. 广度优先搜索广度优先搜索（BFS）是一种常用的图搜索算法，它使用队列来辅助实现。
在BFS中，首先将起始节点加入队列中，然后依次将与当前节点相邻且未访问过的节点入队，直到遍历完所有节点。
结论栈和队列作为常用的数据结构，在计算机科学中有着广泛的应用。
本文只介绍了它们部分的应用场景，实际上它们还可以用于解决其他许多问题，如迷宫路径搜索、计算器计算等。
因此，了解和熟练运用栈和队列是程序员和计算机科学家的基本素养之一。
实验报告——栈和队列的应用
实验报告——栈和队列的应用第一篇：实验报告——栈和队列的应用实验5 栈和队列的应用目的和要求：（1）熟练栈和队列的基本操作；（2）能够利用栈与队列进行简单的应用。
一、题目题目1.利用顺序栈和队列，实现一个栈和一个队列，并利用其判断一个字符串是否是回文。
所谓回文，是指从前向后顺读和从后向前倒读都一样的字符串。
例如，a+b&b+a等等。
题目2.假设在周末舞会上，男士们和女士们进入舞厅时，各自排成一队。
跳舞开始时，依次从男队和女队的队头上各出一人配成舞伴。
若两队初始人数不相同，则较长的那一队中未配对者等待下一轮舞曲。
现要求写一算法模拟上述舞伴配对问题，并实现。
题目3.打印机提供的网络共享打印功能采用了缓冲池技术，队列就是实现这个缓冲技术的数据结构支持。
每台打印机具有一个队列（缓冲池），用户提交打印请求被写入到队列尾，当打印机空闲时，系统读取队列中第一个请求，打印并删除之。
请利用队列的先进先出特性，完成打印机网络共享的先来先服务功能。
题目4.假设以数组Q[m]存放循环队列中的元素, 同时设置一个标志tag，以tag == 0和tag == 1来区别在队头指针(front)和队尾指针(rear)相等时，队列状态为“空”还是“满”。
试编写与此结构相应的插入(enqueue)和删除(dlqueue)算法。
题目5.利用循环链队列求解约瑟夫环问题。
请大家从本组未讨论过的五道题中选择一道，参照清华邓俊辉老师MOOC视频及课本相关知识，编写相应程序。
选择题目3：打印机提供的网络共享打印功能采用了缓冲池技术，队列就是实现这个缓冲技术的数据结构支持。
二、程序清单//Ch3.cpp #include #include #include“ch3.h” template void LinkedQueue::makeEmpty()//makeEmpty//函数的实现{ LinkNode*p;while(front!=NULL)//逐个删除队列中的结点{p=front;front=front->link;delete p;} };template bool LinkedQueue::put_in(T&x）{//提交命令函数if(front==NULL){//判断是否为空front=rear=new LinkNode;//如果为空，新结点为对头也为对尾front->data=rear->data=x;if(front==NULL)//分配结点失败return false;} else{rear->link=new LinkNode;//如不为空，在链尾加新的结点rear->link->data=x;if(rear->link==NULL)return false;rear=rear->link;} return true;};template bool LinkedQueue::carry_out()//执行命令函数 { if(IsEmpty()==true)//判断是否为空{return false;} cout<data<LinkNode*p=front;front=front->link;//删除以执行的命令，即对头修改delete p;//释放原结点return true;};void main()//主函数 { LinkedQueue q;//定义类对象char flag='Y';//标志是否输入了命令const int max=30;//一次获取输入命令的最大个数while(flag=='Y')//循环{ int i=0;char str[max];//定义存储屏幕输入的命令的数组gets(str);//获取屏幕输入的命令while(str[i]!=''){q.put_in(str[i]);//调用提交命令函数，将每个命令存入队列中i++;}for(int j=0;j<=i;j++){if(q.IsEmpty()==true)//判断是否为空，为空则说明没有可执行的命令{cout<cin>>flag;continue;//为空跳出for循环为下次输入命令做好准备}q.carry_out();//调用执行命令的函数，将命令打印并删除}三、程序调试过程中所出现的错误无。
栈和队列的应用实例
栈和队列的应用实例栈和队列都是常用的数据结构，在计算机科学中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用实例：1. 栈的应用实例●表达式求值：使用栈可以方便地对表达式进行求值，如逆波兰表达式求值。
●函数调用：函数调用时，每当进入一个函数，都会将上一个函数的现场信息压入栈中，然后在函数返回时再将其弹出，以便恢复上一个函数的执行现场。
●括号匹配：使用栈可以很方便地检查输入序列中括号的匹配情况。
2. 队列的应用实例●广度优先搜索：在图中进行广度优先搜索时常使用队列，因为它满足“先进先出”的特点，可以确保搜索的顺序是按层次来进行的。
●消息队列：在分布式系统中，消息队列经常用于实现进程之间的通信，以及任务的异步处理。
●缓冲区：在计算机中，经常需要通过使用缓冲区来平衡生产者和消费者之间的速度差异，队列就是一种常用的缓冲区实现方式。
以下是具体的应用实例：栈逆波兰表达式求值逆波兰表达式是一种不需要括号的算术表达式表示方法，它将运算符写在操作数的后面，因此也被称为“后缀表达式”。
例如，中缀表达式“3 + 4 * 2 / (1 - 5)”的逆波兰表达式为“3 4 2 * 1 5 - / +”。
逆波兰表达式求值时，可以使用栈来存储数字和运算符，具体过程如下：1. 遍历逆波兰表达式中的每个元素。
2. 如果当前元素是数字，则压入栈中。
3. 如果当前元素是运算符，则从栈中弹出两个操作数进行运算，并将结果压入栈中。
4. 遍历完逆波兰表达式后，栈顶即为表达式的值。
以下是Python语言实现逆波兰表达式求值的代码：def evalRPN(tokens: List[str]) -> int:stack = []for token in tokens:if token in '+-*/': # 运算符num2 = stack.pop()num1 = stack.pop()if token == '+':stack.append(num1 + num2)elif token == '-':stack.append(num1 - num2)elif token == '*':stack.append(num1 * num2)else:stack.append(int(num1 / num2))else: # 数字stack.append(int(token))return stack[0]该函数接受一个字符串列表tokens，其中包含了逆波兰表达式的所有元素。
栈和队列的应用实验报告
栈和队列的应用实验报告栈和队列的应用实验报告引言：栈和队列是计算机科学中常用的数据结构，它们在各种算法和应用中都有广泛的应用。
本实验报告旨在探讨栈和队列的基本概念、特性以及它们在实际应用中的具体使用。
一、栈的基本概念和特性栈是一种特殊的数据结构，它遵循“先进后出”的原则。
栈有两个基本操作：压栈（push）和弹栈（pop）。
压栈将元素添加到栈的顶部，弹栈则将栈顶元素移除。
栈还具有一个重要的特性，即它的访问方式是受限的，只能访问栈顶元素。
在实际应用中，栈可以用于实现递归算法、表达式求值、括号匹配等。
例如，在递归算法中，当函数调用自身时，需要将当前状态保存到栈中，以便在递归结束后能够恢复到正确的状态。
另外，栈还可以用于实现浏览器的“后退”功能，每次浏览新页面时，将当前页面的URL压入栈中，当用户点击“后退”按钮时，再从栈中弹出最近访问的URL。
二、队列的基本概念和特性队列是另一种常见的数据结构，它遵循“先进先出”的原则。
队列有两个基本操作：入队（enqueue）和出队（dequeue）。
入队将元素添加到队列的尾部，出队则将队列头部的元素移除。
与栈不同的是，队列可以访问头部和尾部的元素。
在实际应用中，队列经常用于任务调度、消息传递等场景。
例如，在操作系统中，任务调度器使用队列来管理待执行的任务，每当一个任务执行完毕后，从队列中取出下一个任务进行执行。
另外，消息队列也是一种常见的应用，它用于在分布式系统中传递消息，保证消息的顺序性和可靠性。
三、栈和队列在实际应用中的具体使用1. 栈的应用栈在计算机科学中有广泛的应用。
其中一个典型的应用是表达式求值。
当计算机遇到一个复杂的表达式时，需要将其转化为逆波兰表达式，然后使用栈来进行求值。
栈的特性使得它非常适合处理这种情况，可以方便地保存运算符和操作数的顺序，并按照正确的顺序进行计算。
另一个常见的应用是括号匹配。
在编程语言中，括号是一种常见的语法结构，需要保证括号的匹配性。
栈与队列的应用场景与案例分析
栈与队列的应用场景与案例分析栈和队列是计算机科学中常用的数据结构，它们分别具有先进先出（FIFO）和后进先出（LIFO）的特性。
在计算机科学和软件开发领域，栈和队列被广泛应用于各种场景和问题的解决方案中。
本文将重点讨论栈和队列的应用场景，并结合实际案例进行分析。
一、栈的应用场景与案例分析1. 编译器中的函数调用栈在编译器中，函数调用栈常用来跟踪函数的调用过程。
每当一个函数被调用时，会将函数的返回地址、局部变量和其他相关信息压入栈中。
当函数执行完毕后，栈会按照后进先出的原则弹出这些信息，使程序能够回到调用函数的位置。
这种栈的应用使得编译器可以实现函数的递归调用、异常处理和程序流程的控制。
2. 操作系统中的系统调用栈操作系统中的系统调用栈用于管理进程与内核之间的交互。
当一个进程需要访问操作系统提供的服务时，它会将相关参数和指令压入系统调用栈中，然后切换到内核模式执行相应的操作。
完成后，栈会按照后进先出的原则弹出信息，使进程继续执行。
3. 撤销与恢复操作在图形化界面中，经常需要实现撤销与恢复的功能，例如在绘图软件中的撤销上一步操作。
这种功能可以使用栈来实现，每次操作都将操作信息压入栈中，当用户需要撤销操作时，从栈顶弹出最后一步操作的信息，并恢复之前的状态。
4. 后退与前进功能在浏览器、文本编辑器等软件中，常常需要实现后退与前进的功能，例如在浏览器中点击后退按钮返回上一页。
这种功能可以通过两个栈来实现，一个栈用于记录访问历史，另一个栈用于记录前进的历史。
当用户进行后退或前进操作时，根据栈的状态进行相应的页面跳转。
二、队列的应用场景与案例分析1. 进程调度在操作系统中，进程调度是一个常见的应用场景。
多个进程需要依次执行，可以使用队列来管理它们的执行顺序。
每当一个进程执行完毕后，将其从队列中移除，并将下一个待执行的进程加入队列，确保进程按照先后顺序执行。
2. 消息队列消息队列是一种在分布式系统中常用的通信模式。
栈和队列实验报告
栈和队列实验报告引言：计算机科学中的数据结构是解决问题的关键。
栈和队列这两种常用的数据结构，无疑在许多实际应用中起着重要的作用。
本篇报告旨在探讨栈和队列的实验结果，并展示它们的实际应用。
一、栈的实验结果及应用1. 栈的实验结果在实验中，我们设计了一个基于栈的简单计算器，用于实现基本的四则运算。
通过栈的先进后出（Last In First Out）特性，我们成功实现了表达式的逆波兰表示法，并进行了正确的计算。
实验结果表明，栈作为一个非常有效的数据结构，可以很好地处理栈内数据的存储和检索。
2. 栈的应用栈在计算机科学中有许多实际应用。
其中之一是程序调用的存储方式。
在程序调用过程中，每个函数的返回地址都可以通过栈来保存和恢复。
另一个应用是浏览器的历史记录。
浏览器中每个访问网页的URL都可以通过栈来存储，以便用户能够追溯他们之前访问的网页。
二、队列的实验结果及应用1. 队列的实验结果在实验中，我们模拟了一个简单的出租车调度系统，利用队列的先进先出（First In First Out）特性实现乘客的排队和叫车。
实验结果表明，队列作为一个具有高效性和可靠性的数据结构，能够很好地处理排队问题。
2. 队列的应用队列在许多方面都有应用。
一个常见的应用是消息队列。
在网络通信中，消息队列可以用于存储和传递信息，确保按照特定的顺序进行处理。
另一个应用是操作系统的进程调度。
操作系统使用队列来管理各个进程的执行顺序，以实现公平和高效的资源分配。
三、栈和队列的比较及选择1. 效率比较栈和队列在实际应用中的效率取决于具体问题的需求。
栈的操作更简单，仅涉及栈顶元素的插入和删除，因此具有更高的执行速度。
而队列涉及到队头和队尾元素的操作，稍复杂一些。
但是，队列在某些问题中的应用更为广泛，例如调度问题和消息传递问题。
2. 如何选择在选择栈和队列时，需要根据实际问题的性质和需求进行综合考虑。
如果问题需要追溯历史记录或按照特定顺序进行处理，则应选择栈作为数据结构。
栈和队列的特点及日常生活中的应用
栈和队列的特点及日常生活中的应用栈和队列是两种常见的数据结构，它们在日常生活中有着广泛的应用。
栈具有先进后出（Last In First Out，简称LIFO）的特点，而队列则具有先进先出（First In First Out，简称FIFO）的特点。
下面将从两个方面来讨论栈和队列的特点及其在日常生活中的应用。
一、栈的特点及日常生活中的应用：-栈的插入和删除操作只在栈顶进行；-栈的插入操作被称为“入栈”，删除操作被称为“出栈”；-栈的结构特点决定了只能访问栈顶元素。
2.日常生活中的应用：-撤销操作：许多软件在编辑功能中都提供了“撤销”功能，这就利用了栈的特点，将操作历史记录在栈中，每次撤销时只需要出栈即可恢复上一步操作；-括号匹配：在编程中，经常需要对括号进行匹配，利用栈的特点可以方便地判断括号是否匹配，以及处理括号之间的嵌套；-网页浏览历史：浏览器提供了“后退”和“前进”的功能，实质上就是利用了栈的特点，将浏览历史记录在栈中，每次点击“后退”或“前进”时，只需要进行出栈或入栈操作即可。
二、队列的特点及日常生活中的应用：-队列的插入操作在队尾进行，删除操作在队头进行；-队列的插入操作被称为“入队”，删除操作被称为“出队”。
2.日常生活中的应用：-等待队列：日常生活中，我们经常在银行、超市等场所遇到人们排队等待的情况，这就是队列的一种应用。
先来的人先入队，后来的人先出队，保证了公平性和有序性；-打印队列：多台电脑共享一个打印机时，打印任务通常会先进入打印队列，按照FIFO的原则依次打印，这样可以保证每个任务都能得到执行；-消息传递：在多线程、多进程的编程中，往往需要通过队列来进行线程或进程间的通信，保证消息的有序传递和处理。
通过以上的讨论，我们可以看到，栈和队列在日常生活中有着广泛的应用。
它们的特点决定了它们在不同场景中的合适性，合理地利用栈和队列可以提高效率，简化操作，实现更加智能化的功能。
因此，了解栈和队列的特点及其应用，对于我们提高编程和解决问题的能力有着重要意义。
栈队列及其应用实验报告
一、实验目的1. 理解栈和队列的基本概念、特点及逻辑结构。
2. 掌握栈和队列的存储结构，包括顺序存储结构和链式存储结构。
3. 熟练掌握栈和队列的基本操作，如入栈、出栈、入队、出队等。
4. 分析栈和队列在实际问题中的应用，提高解决实际问题的能力。
二、实验内容1. 栈和队列的定义及特点2. 栈和队列的存储结构3. 栈和队列的基本操作4. 栈和队列的实际应用案例分析三、实验过程1. 栈和队列的定义及特点栈（Stack）是一种后进先出（Last In First Out，LIFO）的数据结构，它只允许在一端进行插入和删除操作。
栈的典型应用场景有函数调用、递归算法等。
队列（Queue）是一种先进先出（First In First Out，FIFO）的数据结构，它允许在两端进行插入和删除操作。
队列的典型应用场景有打印队列、任务队列等。
2. 栈和队列的存储结构（1）顺序存储结构栈和队列的顺序存储结构使用数组来实现。
对于栈，通常使用数组的一端作为栈顶，入栈操作在栈顶进行，出栈操作也在栈顶进行。
对于队列，通常使用数组的一端作为队首，入队操作在队尾进行，出队操作在队首进行。
（2）链式存储结构栈和队列的链式存储结构使用链表来实现。
对于栈，每个元素节点包含数据和指向下一个节点的指针。
入栈操作在链表头部进行，出栈操作在链表头部进行。
对于队列，每个元素节点包含数据和指向下一个节点的指针。
入队操作在链表尾部进行，出队操作在链表头部进行。
3. 栈和队列的基本操作（1）栈的基本操作- 入栈（push）：将元素添加到栈顶。
- 出栈（pop）：从栈顶删除元素。
- 获取栈顶元素（peek）：获取栈顶元素，但不删除它。
- 判断栈空（isEmpty）：判断栈是否为空。
（2）队列的基本操作- 入队（enqueue）：将元素添加到队列尾部。
- 出队（dequeue）：从队列头部删除元素。
- 获取队首元素（peek）：获取队首元素，但不删除它。
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’)
栈和队列的应用实验报告
栈和队列的应用实验报告
《栈和队列的应用实验报告》
一、实验目的
本实验旨在通过实际操作，掌握栈和队列的基本概念、操作及应用，加深对数
据结构的理解和应用能力。
二、实验内容
1. 栈的基本操作：包括入栈、出栈、获取栈顶元素等。
2. 队列的基本操作：包括入队、出队、获取队首元素等。
3. 栈和队列的应用：通过实际案例，探讨栈和队列在实际生活中的应用场景。
三、实验步骤
1. 学习栈和队列的基本概念和操作。
2. 编写栈和队列的基本操作代码，并进行调试验证。
3. 分析并实现栈和队列在实际应用中的案例，如表达式求值、迷宫问题等。
4. 进行实际应用案例的测试和验证。
四、实验结果
1. 成功实现了栈和队列的基本操作，并通过实际案例验证了其正确性和可靠性。
2. 通过栈和队列在实际应用中的案例，加深了对数据结构的理解和应用能力。
五、实验总结
通过本次实验，我深刻理解了栈和队列的基本概念和操作，并掌握了它们在实
际应用中的重要性和作用。
栈和队列作为数据结构中的重要内容，对于解决实
际问题具有重要意义，希望通过不断的实践和学习，能够更加熟练地运用栈和
队列解决实际问题，提高自己的编程能力和应用能力。
六、感想与展望
本次实验让我对栈和队列有了更深入的了解，也让我对数据结构有了更加深刻的认识。
我将继续学习和探索更多的数据结构知识，提高自己的编程能力和解决问题的能力，为将来的学习和工作打下坚实的基础。
同时，我也希望能够将所学知识应用到实际工程中，为社会做出更大的贡献。
栈和队列在实际生活中的应用
栈和队列在实际生活中的应用栈有许多实际生活中的应用，如在登山中，当一个人带着各种装备登上山顶时，必须在一定的时间内做出正确的决定，将装备叠放在登山包里，并且放在合适的位置，这就需要一种特殊的模式，即将装备以先进后出————栈放入登山包，以便出发前能得到优化，以免在登山过程中需要更换装备又要拆出来放，也可以减少其他队员装备拆卸带来的不便的可能性。
另一种可以使用栈的场景是文件夹的管理。
当你正在浏览电脑中的各种文件夹时，如果想要返回上一级文件夹，只要点击“返回”按钮，就能重新回到上一级，而这就是栈在日常生活中的实际运用。
它（栈）通过对对象进行连续压入操作，同时只有最近一次压入的对象才能先出栈，从而实现上述的“返回”操作。
再比如，当你学习语言时，为了巩固从字面理解到母语理解的过程，你应该首先学习规则，而后学习相应的例子，最后进行测验，把这些步骤安排起来，就是栈结构，根据上面所说的“后进先出”的原理，可以将规则、例子和测验一一进栈，最后，一段时间过后，实现从字面理解到母语理解的步骤。
此外，队列是另一种在实际生活中有着广泛应用的数据结构。
最常见的场景就是排队取号，比如在银行，每位客户都会先取一张号码牌，然后依照号码先后排队办理业务。
这种取号就是将名字放入队列的过程，而这一过程反映的正是“先进先出”的队列模式，也就是“取号”，“叫号”，“办理”的原理。
另外，队列在工业生产中也有广泛的应用，最常见的是生产线的工作顺序，比如一件产品从零部件输入生产线开始制作，经过一步步的工序，最后出厂给消费者，此过程也是严格按照规定的“先进先出”顺序，从而保证产品和服务的质量。
总之，栈和队列是实际生活中有着重要功用的数据结构。
无论是登山时堆放装备的先进后出的栈结构，还是排序取号的先进先出的队列模式，还是生产线上按照规定的“先进先出”顺序，都是使用到了“栈”和“队列”这两种不同的数据结构。
由此可见，这两种数据结构在实际生活中有着广泛的应用范围，是不可或缺的一部分。
生活中栈和队列的例子
生活中栈和队列的例子
1. 你看那排队买奶茶的队伍，这不就是一个典型的队列嘛！大家都按照先来后到的顺序排队，依次购买，多有秩序呀！就像我们遵守规则依次前进一样。
2. 想想学校食堂打饭的时候，餐盘不就像在栈里一样嘛，一个个叠放在那里，先放进去的最后才拿出来，这多形象呀！
3. 周末去超市购物，大家把购物车推来推去，就好像栈里的元素进进出出，不是很有意思吗？
4. 去火车站坐车，大家检票进站不也是排队依次进入嘛，这不就是队列在生活中的体现嘛？哎呀！
5. 家里的碗柜，碗一个个叠起来，拿的时候也是从上面开始拿，这和栈简直一模一样呀，你说神奇不神奇？
6. 图书馆里的书架，书按照一定的顺序摆放，这不就像队列一样整整齐齐的嘛，找起来也方便呀！
7. 上班等电梯的时候，大家不也是排队嘛，先进去的人先上楼，这就是队列呀，难道不是吗？
8. 高速公路上的车辆排队通过收费站，这也是一种队列呀，大家依次缴费通过，多么有秩序呀！
我的观点结论就是：生活中到处都有栈和队列的影子呀，它们让我们的生活更加有序、高效呢！。
栈与队列应用举例
设有一个可以停放n辆汽车的狭长停车场,它只有一个大门可以供车辆进出。
车辆按到达停车场时间的先后次序从停车场最里面向门口处停放最先到达的第一辆车停在停车场的最里面)。
如果停车场已放满n辆车,则后来的车辆只能在停车场大门外的便道上等待,一旦停车场内有车开走,则排在便道上的第一辆车就可进入停车场。
停车场内如有某辆车要开走,在它之后进入停车场的车辆都必须先退出停车场为它让路,待其开出停车场后,这些车辆再依原来的次序进入。
每辆车在离开停车场时,根据它在停车场内停留时间的长短交费。
如果停在便道上的车辆未进停车场就要离去,允许其离去时不收停车费,并且仍然保持在便道上等待的车辆的次序。
现在编制一个程序来模拟停车场的管理。
首先确定模拟程序中需要的数据结构及其操作。
由于停车场只有一个大门,因此可用一个栈来模拟;根据便道停车的特点,先排队的车辆先离开便道进入停车场,可以用一个队列来模拟;又因为排在停车场中间的车辆可以提前离开,因此还需要有一个地方(车辆规避所)保存为了让路离开停车场的车辆,很显然这也应该用一个栈来模拟。
所以在程序中设置了两个顺序栈s1和s2分别表示停车场和规避所;设置了一个链队列q表示便道。
它们的数据类型定义在下面的源程序中,为了操作方便,链队列表头结点中的num域中存放便道上的车辆数量。
程序执行时,当输入数据表示有车辆到达时,判断栈s1是否满,若未满就将新数据进栈s1;若栈已满,就将数据入队列q,表示车辆在便道上等待进入停车场。
该操作过程由函数Arrive完成。
当输入数据表示有车辆要离去时,就在栈s1中寻找此车牌号的车辆,如寻找到就让其离开停车场,并根据停车时间计费,同时将队列q 的队头元素进栈s1;如没有找到,就到队列q中去寻找此车牌号的车辆。
如在队列q 中找到就允许其离开队列,并不收费;如找不到就显示出错信息。
当离开停车场的车辆位于栈s1的中间时,必须先将此位置到栈顶之间的所有数据倒到栈s2中去,然后安排车辆出栈s1,最后将栈s2中的数据倒回到栈s1中来。
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。
栈和队列的应用实例
栈和队列的应用实例一、栈的应用实例1.计算器程序计算器程序是栈的一个经典应用，它可以通过将表达式转换成后缀表达式，再利用栈进行运算得出结果。
具体实现过程如下：（1）将中缀表达式转换为后缀表达式。
（2）利用栈进行后缀表达式的运算。
2.浏览器前进后退功能浏览器前进后退功能也是栈的一个应用。
当用户点击浏览器的前进或后退按钮时，浏览器会将当前页面的URL压入一个栈中。
当用户点击前进或后退按钮时，浏览器会从栈中弹出上一个或下一个URL并加载。
3.括号匹配问题括号匹配问题也是栈的一个常见应用。
当我们需要判断一段代码中括号是否匹配时，可以使用栈来实现。
遍历代码中每个字符，如果是左括号，则将其压入栈中；如果是右括号，则从栈顶弹出一个左括号进行匹配。
如果最终栈为空，则说明所有括号都匹配成功。
二、队列的应用实例1.打印队列打印队列是队列的一个典型应用。
在打印机资源有限且多人共享的情况下，打印队列可以帮助我们管理打印任务的顺序。
每当有一个新的打印任务到达时，就将其加入队列中。
当打印机空闲时，从队列中取出第一个任务进行打印，直到队列为空。
2.消息队列消息队列也是队列的一个重要应用。
在分布式系统中，不同节点之间需要传递消息进行通信。
为了保证消息传递的可靠性和顺序性，可以使用消息队列来实现。
每当一个节点发送一条消息时，就将其加入到消息队列中。
接收方从消息队列中取出最早的一条消息进行处理。
3.广度优先搜索广度优先搜索也是队列的一个常见应用。
在图论和网络分析中，广度优先搜索可以帮助我们寻找最短路径和连通性等问题。
具体实现过程如下：（1）将起点加入到队列中。
（2）从队首取出一个节点，并将与其相邻且未访问过的节点加入到队尾。
（3）重复步骤（2），直到找到终点或者遍历完所有节点。
以上是栈和队列的一些应用实例，在实际编程过程中需要根据具体情况选择合适的数据结构来解决问题。
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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实验预备知识：
1．熟练运用指针进行程序设计，掌握结构体指针。
2．掌握使用结构体指针访问结构体变量。
3．掌握指针作为函数的参数使用。
4．理解栈和队列的含义、目的和处理方法。
一、实验目的
1.理解和掌握栈和队列的类型定义方法。
2.掌握栈和队列中的基本运算，包括创建、判空及判满、出队（栈）/入队（栈）等
基本操作。
3.学习利用栈或队列解决实际问题
二、实验要求（本次实验要求上交）
【题目1】----验证型
实现链栈各种基本运算的算法。
参考代码见（文件夹4-1）
该程序主函数完成如下功能：
（1）初始化链栈
（2）判断链栈是否为空
（3）元素依次入栈
（4）输出该链栈的长度
（5）输出从栈顶到栈底的元素
（6）销毁该链栈
该工程的程序结构图如下图所示：
程序运行截图：
实现循环队各种基本运算的算法。
参考代码见（文件夹4-2）
该程序主函数完成如下功能：
（1） 初始化队列
（2） 判断循环队是否为空
（3） 元素依次入队
（4） 队列元素出队
（5） 输出出队序列
（6） 销毁该循环队
该工程的程序结构图如下图所示：
GetPop algo3-3.cpp
exp3-3.cpp
InitQuequ enQuequ DestroyQuequ QuequEmpty deQuequ main algo3-2.cpp
exp3-2.cpp InitStack
Pop DestroyStack StackEmpty Push main
程序运行截图：
【题目2】
编写一个程序，利用栈的特性实现二进制转换为八进制。
(给出了二进制转换为十进制的参考算法供大家参考，见bin_dec.c)
实验上传方法：
将源程序文件和本word文档（添加了相应的源程序和截图）上传。
多个文件请将其放入一个文件夹压缩后上传。
请于指定时间前上交，过时不补！。