数据结构与算法的实验报告

数据结构与算法第二次实验报告

电子105班

赵萌

2010021526

实验二：栈和队列的定义及基本操作

一、实验目的：

. 熟练掌握栈和队列的特点

. 掌握栈的定义和基本操作，熟练掌握顺序栈的操作及应用

. 掌握对列的定义和基本操作，熟练掌握链式队列的操作及应用, 掌握环形队列的入队和出队等基本操作

. 加深对栈结构和队列结构的理解，逐步培养解决实际问题的编程能力

二、实验内容:

定义顺序栈，完成栈的基本操作：空栈、入栈、出栈、取栈顶元素;

实现十进制数与八进制数的转换;

定义链式队列，完成队列的基本操作：入队和出队;

1．问题描述：

（1）利用栈的顺序存储结构,设计一组输入数据（假定为一组整数），能够对顺序栈进行如下操作：

. 初始化一个空栈，分配一段连续的存储空间，且设定好栈顶和栈底;

. 完成一个元素的入栈操作，修改栈顶指针;

. 完成一个元素的出栈操作，修改栈顶指针;

. 读取栈顶指针所指向的元素的值;

. 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。以此来实现十进制数与八进制数的转换; . 编写主程序，实现对各不同的算法调用。

（2）利用队列的链式存储结构,设计一组输入数据（假定为一组整数），能够对链式队列进行如下操作：

. 初始化一个空队列，形成一个带表头结点的空队;

. 完成一个元素的入队操作，修改队尾指针;

. 完成一个元素的出队操作，修改队头指针;

. 修改主程序，实现对各不同的算法调用。

其他算法的描述省略，参见实现要求说明。

2．实现要求：

对顺序栈的各项操作一定要编写成为C（C++）语言函数，组合成模块化的形式，每个算法的实现要从时间复杂度和空间复杂度上进行评价。

.“初始化栈算法”操作结果：构造一个空栈S;

.“销毁栈算法”操作结果：销毁栈S，S 不再存在;

.“置空栈算法”操作结果：把S 置为空栈;

.“判是否空栈算法”操作结果：若栈S 为空栈，则返回TRUE，否则返回FALSE; .“求栈的长度算法”操作结果：返回S 的元素个数，即栈的长度;

.“取栈顶元素算法”操作结果：若栈不空，则用e 返回S 的栈顶元素，并返回OK;否则返回ERROR;

.“入栈算法”操作结果：插入元素e 为新的栈顶元素

.“出栈算法”操作结果：若栈不空，则删除S 的栈顶元素，用e 返回其值，并返回OK;否则返回ERROR;

.“实现十进制数与八进制数的转换算法”操作结果：输入任意一个非负的十进制数，输出对应的八进制数;

对链式队列的各项操作一定要编写成为C（C++）语言函数，组合成模块化的形式，每个算法的实现要从时间复杂度和空间复杂度上进行评价。

.“初始化空队算法”操作结果：构造一个空队列Q;

.“销毁队列算法”操作结果：销毁队列Q(无论空否均可);

.“空队列算法”操作结果：将Q 清为空队列;

.“判队列是否为空算法”操作结果：若Q 为空队列,则返回TRUE,否则返回FALSE;

.“求队列的长度算法”操作结果：求队列的长度，返回队列中结点的个数;

.“取队头元素算法”操作结果：若队列不空,则用e 返回Q 的队头元素,并返回OK,否则返回ERROR;

. “入队算法”操作结果：插入元素e 为Q 的新的队尾元素;

.“出队算法”操作结果：若队列不空,删除Q 的队头元素,用e 返回其值,并返回OK,否则返回ERROR;

三、参考程序

（一）顺序栈

1．文件SqStackDef.h 中实现了栈的顺序存储表示

#define STACK_INIT_SIZE 10 /* 存储空间初始分配量*/

#define STACKINCREMENT 2 /* 存储空间分配增量*/

typedef struct SqStack

{

SElemType *base; /* 在栈构造之前和销毁之后，base 的值为NULL */

SElemType *top; /* 栈顶指针*/

int stacksize; /* 当前已分配的存储空间，以元素为单位*/

}SqStack; /* 顺序栈*/

2．文件SqStackAlgo.h 中实现顺序栈的基本操作（存储结构由SqStackDef.h 定义）

Status InitStack(SqStack &S)

{ /* 构造一个空栈S */

S.base=(SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));

if(!S.base)

exit(OVERFLOW); /* 存储分配失败*/

S.top=S.base;

S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;

return OK;

}

Status DestroyStack(SqStack &S)

{ /* 销毁栈S，S 不再存在*/

free(S.base);

S.base=NULL;

S.top=NULL;

S.stacksize=0;

return OK;

}

Status ClearStack(SqStack &S)

{ /* 把S 置为空栈*/

S.top=S.base;

return OK;

}

Status StackEmpty(SqStack S)

{ /* 若栈S 为空栈，则返回TRUE，否则返回FALSE */

if(S.top==S.base)

return TRUE;

else

return FALSE;

}