第四篇 数据结构-队列和串
数据结构栈和队列实验报告
数据结构栈和队列实验报告实验报告：数据结构栈和队列一、实验目的1.了解栈和队列的基本概念和特点；2.掌握栈和队列的基本操作；3.掌握使用栈和队列解决实际问题的方法。
二、实验内容1.栈的基本操作实现；2.队列的基本操作实现；3.使用栈和队列解决实际问题。
三、实验原理1.栈的定义和特点：栈是一种具有后进先出(LIFO)特性的线性数据结构，不同于线性表，栈只能在表尾进行插入和删除操作，称为入栈和出栈操作。
2.队列的定义和特点：队列是一种具有先进先出(FIFO)特性的线性数据结构，不同于线性表，队列在表头删除元素，在表尾插入元素，称为出队和入队操作。
3.栈的基本操作：a.初始化：建立一个空栈；b.入栈：将元素插入栈的表尾；c.出栈：删除栈表尾的元素，并返回该元素；d.取栈顶元素：返回栈表尾的元素，不删除。
4.队列的基本操作：a.初始化：建立一个空队列；b.入队：将元素插入队列的表尾；c.出队：删除队列表头的元素，并返回该元素；d.取队头元素：返回队列表头的元素，不删除。
四、实验步骤1.栈的实现：a.使用数组定义栈，设置栈的大小和栈顶指针；b.实现栈的初始化、入栈、出栈和取栈顶元素等操作。
2.队列的实现：a.使用数组定义队列，设置队列的大小、队头和队尾指针；b.实现队列的初始化、入队、出队和取队头元素等操作。
3.使用栈解决实际问题：a.以括号匹配问题为例，判断一个表达式中的括号是否匹配；b.使用栈来实现括号匹配，遍历表达式中的每个字符，遇到左括号入栈，遇到右括号时将栈顶元素出栈，并判断左右括号是否匹配。
4.使用队列解决实际问题：a.以模拟银行排队问题为例，实现一个简单的银行排队系统；b.使用队列来模拟银行排队过程，顾客到达银行时入队，处理完业务后出队，每个顾客的业务处理时间可以随机确定。
五、实验结果与分析1.栈和队列的基本操作实现：a.栈和队列的初始化、入栈/队、出栈/队以及取栈顶/队头元素等操作均能正常运行；b.栈和队列的时间复杂度均为O(1)，操作效率很高。
数据结构——第4章 串(C#)
4.1.1 什么是串 串（或字符串）是由零个或多个字符组成的有限序列。 记作str="a1a2…an"（n≥0），其中str是串名，用双引号括 起来的字符序列为串值，引号是界限符，ai（1≤i≤n）是一 个任意字符（字母、数字或其他字符），它称为串的元素， 是构成串的基本单位，串中所包含的字符个数n称为串的 长度，当n=0时，称为空串。
4.2 串的存储结构
4.2.1 串的顺序存储结构－顺序串
和顺序表一样，用一个data数组（大小为MaxSize）和 一个整型变量length来表示一个顺序串，length表示data数 组中实际字符的个数。 定义顺序串类SqStringClass如下：
class SqStringClass { const int MaxSize=100; public char[] data; //存放串中字符 public int length; //存放串长 public SqStringClass() //构造函数,用于顺序串的初始化 { data=new char[MaxSize]; length=0; } //顺序串的基本运算 }
（9）串输出DispStr() 将当前串s的所有字符构成一个字符串并输出。对应的算 法如下：
public string DispStr() { int i; string mystr=""; if (length==0) mystr = "空串"; else { for (i=0;i<length;i++) mystr+=data[i].ToString(); } return mystr; }
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。
数据结构第4章 串
/*若串s和t相等则返回0；若s>t则返回正数；若s<t则返 回负数*/
{ int i;
for (i=0;i<s.len&&i<t.len;i++)
if (s.ch[i]!=t.ch[i]) return(s.ch[i] - t.ch[i]);
初 始 条 件 : 串 S 存 在 ,1≤pos≤StrLength(S) 且 1≤len≤StrLength(S)-pos+1
操作结果:用Sub返回串S的第pos个字符起长度为len的子串
返回主目录
（11）StrIndex(S,T,pos)
初始条件: 串S和T存在,T是非空串, 1≤pos≤StrLength(S)
return(s.len); }
返回主目录
（7）清空函数
StrClear(SString *s) /*将串s置为空串*/ {
s->len=0; }
返回主目录
（8）连接函数
(1) 连接后串长≤MAXLEN，则直接将B加在A的 后面。 (2) 连接后串长>MAXLEN且LA<MAXLEN，则B 会有部分字符被舍弃。 (3) 连接后串长>MAXLEN且LA=MAXLEN，则B 的全部字符被舍弃（不需连接）。
for (i=s->len + t.len-1;i>=t.len + pos;i--)
s->ch[i]=s->ch[i-t.len];
for (i=0;i<t.len;i++) s->ch[i+pos]=t.ch[i];
s->len=s->len+t.len;
数据结构-第4章 串
4.1 串的类型定义
子串的序号：将子串在主串中首次出现时的该 子串的首字符对应在主串中的序号，称为子串 在主串中的序号（或位置）。 【例】 A=“abcdefbbcd”，B=“bcd”，B在A中的 序号为2。 特别地，空串是任意串的子串，任意串是其自 身的子串。
4.1.2 串的抽象数据类型定义
//查找ab子串
if (p->data==‘ a’ && p->next->data==‘b’)
{ p->data=‘x’; p->next->data=‘z’;
q=(LinkStrNode *)malloc(sizeof(LinkStrNode));
q->data=‘y’;
q->next=p->next; p->next=q;
s: a a a a b c d
t: a ab bac acb bc c ✓ 匹配成功 算法的思路是从s的每一个字符开始依次与t的 字符进行匹配。
4.2.1 Brute-Force算法
int BFIndex(SqString s,SqString t)
{ int i=0, j=0,k;
while (i<s.length && j<t.length)
4.1 串的类型定义 4.2 串的表示和实现 4.3 串的模式匹配算法
本章要求
理解： 1、串的基本概念、类型定义 2、串的存储表示和实现 3、串的KMP算法
掌握： 4、串的简单模式匹配算法(BF)
第4章 串的基本概念
串（或字符串）：是由零个或多个字符组成 的有限序列。
串的逻辑表示： S=“a1a2…ai…an”，其中S为 串名，ai (1≤i≤n)代表单个字符，可以是字母、 数字或其它字符(包括空白符)。 串值：双引号括起来的字符序列。双引号不是 串的内容，只起标识作用。
《数据结构与算法》第四章-学习指导材料
《数据结构与算法》第四章串知识点及例题精选串（即字符串）是一种特殊的线性表，它的数据元素仅由一个字符组成。
4.1 串及其基本运算4.1.1 串的基本概念１．串的定义串是由零个或多个任意字符组成的字符序列。
一般记作：s=＂s1 s2 … s n＂＂其中s 是串名；在本书中，用双引号作为串的定界符，引号引起来的字符序列为串值，引号本身不属于串的内容；a i(1<=i<=n)是一个任意字符，它称为串的元素，是构成串的基本单位，i是它在整个串中的序号; n为串的长度，表示串中所包含的字符个数，当n=0时，称为空串，通常记为Ф。
２．几个术语子串与主串：串中任意连续的字符组成的子序列称为该串的子串。
包含子串的串相应地称为主串。
子串的位置：子串的第一个字符在主串中的序号称为子串的位置。
串相等：称两个串是相等的，是指两个串的长度相等且对应字符都相等。
4.2 串的定长顺序存储及基本运算因为串是数据元素类型为字符型的线性表，所以线性表的存储方式仍适用于串，也因为字符的特殊性和字符串经常作为一个整体来处理的特点，串在存储时还有一些与一般线性表不同之处。
4.2.1 串的定长顺序存储类似于顺序表，用一组地址连续的存储单元存储串值中的字符序列，所谓定长是指按预定义的大小，为每一个串变量分配一个固定长度的存储区，如：#define MAXSIZE 256char s[MAXSIZE];则串的最大长度不能超过256。
如何标识实际长度？1. 类似顺序表，用一个指针来指向最后一个字符，这样表示的串描述如下：typedef struct{ char data[MAXSIZE];int curlen;} SeqString;定义一个串变量：SeqString s;这种存储方式可以直接得到串的长度：s.curlen+1。
如图4.1所示。
s.dataMAXSIZE-1图4.1 串的顺序存储方式12. 在串尾存储一个不会在串中出现的特殊字符作为串的终结符，以此表示串的结尾。
《刘大有数据结构》 chapter 4 线性表、堆栈和队列
4. 遍历链表 所谓遍历一个结构， 遍历一个结构 所谓遍历一个结构，是指按一定的次序访问结构中的所有 结点，且每个结点恰被访问一次。遍历链表， 结点，且每个结点恰被访问一次。遍历链表，就是按一定 次序访问链表的所有结点。 次序访问链表的所有结点。 算法PrintList（head） 算法 （ ） PL 1 [取表头，计数器初始化 取表头， 取表头 计数器初始化] currptr ← head . count ← 0 . PL 2 [遍历并输出链表结点的 遍历并输出链表结点的data值] 值 遍历并输出链表结点的 WHILE（currptr ≠ NULL） DO （ ） （ PRINT（ data（currptr） ）. count ← count + 1. （ （ ） IF（MOD（count，5）= 0 ） THEN PRINT . （ （ ， ） currptr ← next（currptr）. （ ） ）▌
header
next
data next
data next
…
data next
图 4.5 循环链表
由于单链表和循环链表中对头结点的定义是不同的， 由于单链表和循环链表中对头结点的定义是不同的，因而 对于单链表和循环链表而言， 对于单链表和循环链表而言，检测链表是否为空的方法并 不相同： 不相同： 单链表： 单链表： 循环链表： 循环链表： head = = NULL header > next = = header
线性表、 第四章 线性表、堆栈和队列
4.1 线性表的定义和基本操作 4.2 线性表的存储结构 4.3 堆栈和队列
4.1 线性表的定义和基本操作
定义4.1 一个线性表是由零个或多个具有相同类型 一个线性表 线性表是由零个或多个具有相同类型 定义 的结点组成的有序集合。 我们用（ 的结点组成的有序集合 。 我们用 （ a0 ， a1 ， …， ， an-1 ） 来表示一个线性表 ， n为一个自然数 。 当 来表示一个线性表， 为一个自然数 为一个自然数。 n>0时 n>0 时 ， a0 称为表的 始结点 ， an-1 称为表的 终结点 ， 称为表的始结点 始结点， 称为表的终结点 终结点， ai称为ai+1的前趋结点，ai+1称为ai的后继结点；当 称为 前趋结点， 称为 后继结点； n=0时 ， 表中有零个结点 ， 包含零个结点的线性 时 表中有零个结点， 表被称为空表 空表。 表被称为空表。
朱战立数据结构第五版答案
朱战立数据结构第五版答案第一章：引论1.1 数据结构的概念数据结构是指数据对象中元素之间的关系和相互操作的一种集合体。
数据结构的设计和实现对于解决实际问题非常重要。
1.2 抽象数据类型（ADT）抽象数据类型是指一个数学模型以及该模型上的一组操作。
通过使用抽象数据类型，我们可以将数据对象的表示和对数据对象的操作封装在一起，从而实现了数据的抽象。
1.3 算法的基本概念算法是解题方案的准确而完整的描述，它是实现特定功能的有限指令序列。
算法的设计和分析是数据结构和算法课程的核心内容。
第二章：算法分析2.1 算法效率的度量算法的效率可以从时间复杂度和空间复杂度两个方面来度量。
时间复杂度是指算法执行所需要的时间；空间复杂度是指算法执行所需要的额外空间。
2.2 最坏情况和平均情况在算法分析中，我们通常关注算法在最坏情况下的表现，这是因为最坏情况下的性能是算法的上界，可以保证算法在任何情况下都能满足要求。
2.3 算法设计的要求算法设计的要求包括正确性、可读性、健壮性和高效性。
一个好的算法应当能够解决问题、易于理解、能够处理各种输入，并且在合理的时间内完成。
第三章：线性表3.1 线性表的定义线性表是具有相同数据类型的n个数据元素的有限序列。
线性表可以为空表，也可以包含一个或多个数据元素。
3.2 线性表的顺序表示线性表的顺序表示是指使用一组地址连续的存储单元依次存储线性表的元素。
顺序表示的优点是随机访问速度快，但插入和删除操作的效率较低。
3.3 线性表的链式表示线性表的链式表示是指使用一组任意存储单元来存储线性表的元素，通过指针将这些存储单元链接在一起。
链式表示的优点是插入和删除操作的效率较高，但访问元素的速度较慢。
3.4 线性表的应用线性表是最常用的数据结构之一，它在实际问题中有广泛的应用。
例如，线性表可以用来实现栈、队列、串等数据结构。
第四章：栈和队列4.1 栈栈是一种特殊的线性表，它只允许在表的一端进行插入和删除操作。
数据结构复习资料 第4章
第4章栈和队列一、复习要点本章主要讨论3种线性结构：栈、队列与优先级队列。
这3种结构都是顺序存取的表，而且都是限制存取点的表。
栈限定只能在表的一端（栈顶）插入与删除，其特点是先进后出。
队列和优先级队列限定只能在表的一端（队尾）插入在另一端（队头）删除，不过优先级队列在插入和删除时需要根据数据对象的优先级做适当的调整，令优先级最高的对象调整到队头，其特点是优先级高的先出。
而队列不调整，其特点是先进先出。
这几种结构在开发各种软件时非常有用。
本章复习的要点：1、基本知识点要求理解栈的定义和特点，栈的抽象数据类型和在递归和表达式计算中的使用，在栈式铁路调车线上当进栈序列为1, 2, 3, , n时，可能的出栈序列计数，栈的顺序存储表示和链接存储表示，特别要注意，链式栈的栈顶应在链头，插入与删除都在链头进行。
另外，需要理解队列的定义和特点，队列的抽象数据类型和在分层处理中的使用，队列的顺序存储表示（循环队列）和链接存储表示，需要注意的是，链式队列的队头应在链头，队尾应在链尾。
还需要理解优先级队列的定义和特点。
优先级队列的最佳存储表示是堆（heap），本章介绍的表示看懂即可。
2、算法设计➢栈的5种操作（进栈、退栈、取栈顶元素、判栈空、置空栈）的在顺序存储表示下的实现，以及在链接存储表示下的实现。
➢使用栈的后缀表达式计算算法➢循环队列的进队列、出队列、取队头元素、判队列空、置空队列操作的实现➢链式队列的进队列、出队列、取队头元素、判队列空、置空队列操作的实现二、难点和重点1、栈：栈的特性、栈的基本运算➢栈的数组实现、栈的链表实现➢栈满及栈空条件、抽象数据类型中的先决条件与后置条件2、栈的应用：用后缀表示计算表达式，中缀表示改后缀表示3、队列：队列的特性、队列的基本运算➢队列的数组实现：循环队列中队头与队尾指针的表示，队满及队空条件➢队列的链表实现：链式队列中的队头与队尾指针的表示、三、习题的解析4-2 铁路进行列车调度时, 常把站台设计成栈式结构的站台，如右图所示。
数据结构(C语言版)(第2版)课后习题答案
数据结构(C语言版)(第2版)课后习题答案数据结构(C语言版)(第2版)课后习题答案1. 简介数据结构是计算机科学领域中非常重要的一门学科，它研究的是数据的组织、存储和管理方式。
本文将针对《数据结构(C语言版)(第2版)》的课后习题提供答案，帮助读者更好地理解和应用数据结构。
2. 第一章: 绪论在第一章中，主要介绍了数据结构的基本概念、分类和基本操作。
以下是部分习题的答案：2.1 习题1习题描述：什么是数据结构？答案：数据结构是指数据对象中元素之间的关系，以及对这些关系进行操作的方法和技术的集合。
2.2 习题2习题描述：数据结构的分类有哪些？答案：数据结构可以分为线性结构和非线性结构。
线性结构包括线性表、栈、队列等；非线性结构包括树、图等。
3. 第二章: 线性表第二章介绍了线性表的定义、分类和实现。
以下是部分习题的答案：3.1 习题1习题描述：什么是线性表？答案：线性表是由n个数据元素a1, a2, ..., an组成的有限序列，其中元素之间存在着一一对应的关系。
3.2 习题2习题描述：线性表的分类有哪些？答案：线性表可以分为顺序表和链表。
顺序表是用一段地址连续的存储单元一次存储线性表的所有元素，而链表是采用链式存储结构，通过每个元素存储其后继元素的地址来实现元素之间的逻辑关系。
4. 第三章: 栈与队列第三章讲解了栈和队列的定义、特性和实现。
以下是部分习题的答案：4.1 习题1习题描述：栈和队列有什么区别？答案：栈是一种后进先出的线性表，只能在表尾进行插入和删除操作；队列是一种先进先出的线性表，只能在表的一端进行插入和删除操作。
4.2 习题2习题描述：栈的应用有哪些？答案：栈在计算机科学中有广泛的应用，如函数的调用和返回、括号匹配、表达式求值等。
5. 第四章: 串第四章讲解了串的定义、模式匹配和实现。
以下是部分习题的答案：5.1 习题1习题描述：什么是串？答案：串是由零个或多个字符组成的有限序列，串中的字符个数称为串的长度。
数据结构(CC++语言版)第4章串
•
else return -1;
•}
34
4.3 模式匹配
35
4.3 模式匹配
朴素的模式匹配——BF算法分析
为什么BF算法时间性能低？
在每趟匹配不成功时存在大量回溯，没有利用已经 部分匹配的结果。
如何在匹配不成功时主串不回溯？
主串不回溯，模式就需要向右滑动一段距离。
如何确定模式的滑动距离？
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4.3 模式匹配
T[strLength(S1) +i]=S2[i]; strLength(T) =MAXSTRLEN; return FALSE; } }
CompStr (S, T)
初始条件：串 S 和 T 存在。 操作结果：若S T，则返回值 0；
若S T，则返回值 0； 若S T，则返回值 0
例如：CompStr(data, state) < 0 CompStr(capture, case) > 0
• 由于在计算机科学、生物信息学等许多领域的重要应用， 串模式匹配已经变成了一个非常重要的计算问题
28
4.3 模式匹配
常用的模式匹配算法： • 朴素的模式匹配（BF算法） • 无回溯的模式匹配（KMP算法） 其他模式匹配算法
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4.3 模式匹配
朴素的模式匹配——BF算法
基本思想：从主串S的第一个字符开始和模式T 的第 一个字符进行比较，若相等，则继续比较两者的后 续字符；否则，从主串S的第二个字符开始和模式T 的第一个字符进行比较，重复上述过程，直到T 中的 字符全部比较完毕，则说明本趟匹配成功；或S中字 符全部比较完，则说明匹配失败。
S1="ab12 cd " S2="ab12" S3=“cd"
数据结构 线性表 队列和栈 实验报告
实验报告实验名称：线性表——栈和队列实验目的：（1）、熟悉C语言的上机环境，进一步掌握C语言的结构特点；（2）、掌握线性表的队列的定义及C语言实现；（3）、掌握线性表在序表中的各种基本操作；实验步骤：（1）建立栈方面首先要建立结构体，并定义相关的指针，然后再建立一个空的栈，建立好后首先要申请空间，并判断该栈是空的。
（2）建立栈方面首先要建立结构体，并定义相关的指针，然后再建立一个空的栈，建立好后首先要申请空间，并判断该栈是空的。
（3）、建立带头节点的单链表，节点的值域整型数据。
要求将用户输入的数据按尾插入法来建立相应单链表一个实验内容：.回文判断。
试编写一个算法，判断依次读入的一个以@为结束符的字母序列，是否为形如‘序列1&序列2’模式的字母序列。
其中序列1和序列2中不含字符‘&’，且序列2是序列1的逆序列。
例如，‘a+b&b+a’是属于该模式的字符序列，而‘1+3&3-1’则不是。
实验数据记录：（源代码及执行过程）#include <stdio.h>void main(){char c[80];int i=0;printf("请输入一个字符串来判断是否为回文：");gets(c);while(c[i++]!='\0');i=i-2;for(int j=0;j<=i/2;j++)if(c[j]!=c[i-j]) break;if(j<=i/2)printf("%s不是回文!\n",c);else printf("%s是回文!\n",c);}运行结果：。
数据结构-第四章串
数据结构-第四章串串也叫字符串，它是由零个或多个字符组成的字符序列。
基本内容1 串的有关概念串的基本操作2 串的定长顺序存储结构，堆分配存储结构；3 串的基本操作算法；4 串的模式匹配算法;5 串操作的应⽤。
学习要点1 了解串的基本操作，了解利⽤这些基本操作实现串的其它操作的⽅法；2 掌握在串的堆分配存储结构下，串的基本操作算法；3 掌握串的模式匹配算法；第四章串 4.1 串的基本概念4.2 串存储和实现4.3 串的匹配算法4.4 串操作应⽤举例第四章串 4.1 串的基本概念 4.2 串存储和实现 4.3 串的匹配算法 4.4 串操作应⽤举例第四章串4.1 串的基本概念 4.2 串存储和实现 4.3 串的匹配算法 4.4 串操作应⽤举例4. 1 串类型的定义⼀、串的定义1 什么是串串是⼀种特殊的线性表，它是由零个或多个字符组成的有,a2, a3, ... a n’限序列，⼀般记作s = ‘a1其中 s----串名， a1,a2, a3, ... a n----串值串的应⽤⾮常⼴泛，许多⾼级语⾔中都把串作为基本数据类型。
在事务处理程序中，顾客的姓名、地址；货物的名称、产地。
可作为字符串处理，⽂本⽂件中的每⼀⾏字符等也可作为字符串处理。
下⾯是⼀些串的例⼦：（1）a = ‘ LIMING’（2）b = ‘NANJING UNIVERSITY OF SCIENCE &TECHNOLOGY’（3）c = ‘ DATA STRUCTURE’（4）d = ‘’说明：1) 串中包含的字符个数，称为串的长度。
长度为0的串称为空串，它不包括任何字符，上⾯（4）中的串d 是空串,(5)中的e 是包含⼀个空格符的空格串；2）串中所包含的字符可以是字母、数字或其他字符，这依赖于具体计算机所允许的字符集。
2 串的有关术语1）⼦串串中任意连续的字符组成的⼦序列称为该串的⼦串例：c = ‘ DATA STRUCTURE’，f=‘DATA’ f是c的⼦串2）⼦串的位置⼦串T 在主串S中的位置是指主串S中第⼀个与T相同的⼦串的⾸字母在主串中的位置。
数据结构栈和队列实验报告
数据结构栈和队列实验报告数据结构栈和队列实验报告引言：数据结构是计算机科学中非常重要的一个概念，它用于组织和存储数据，以便于程序的运行和管理。
栈和队列是数据结构中最基本的两种形式之一，它们在实际应用中有着广泛的应用。
本实验旨在通过实际操作和观察，深入理解栈和队列的特性和应用。
一、实验目的：1. 了解栈和队列的基本概念和特性；2. 掌握栈和队列的基本操作；3. 理解栈和队列在实际应用中的作用。
二、实验过程：本次实验我们使用Python语言来实现栈和队列的操作。
首先，我们定义了栈和队列的类，并编写了相应的操作方法。
1. 栈的实现：栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，类似于我们日常生活中的弹簧簿记本。
我们首先定义了一个栈类，其中包括了栈的初始化、入栈、出栈、获取栈顶元素等方法。
通过这些方法，我们可以对栈进行各种操作。
2. 队列的实现：队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，类似于我们日常生活中的排队。
我们同样定义了一个队列类，其中包括了队列的初始化、入队、出队、获取队首元素等方法。
通过这些方法，我们可以对队列进行各种操作。
三、实验结果：我们通过实验，成功实现了栈和队列的基本操作。
在测试过程中，我们发现栈和队列在实际应用中有着广泛的用途。
1. 栈的应用：栈在计算机系统中有着重要的作用，例如在函数调用中，每次函数调用时都会将返回地址和局部变量等信息存储在栈中，以便于函数执行完毕后能够正确返回。
此外，栈还可以用于表达式求值、括号匹配等场景。
2. 队列的应用：队列在操作系统中常用于进程调度，通过维护一个就绪队列，操作系统可以按照一定的策略选择下一个要执行的进程。
此外，队列还可以用于消息传递、缓冲区管理等场景。
四、实验总结：通过本次实验，我们深入了解了栈和队列的特性和应用。
栈和队列作为数据结构中最基本的两种形式，它们在计算机科学中有着广泛的应用。
在实际编程中，我们可以根据具体的需求选择合适的数据结构，以提高程序的效率和可读性。
数据结构-堆栈和队列实验报告
数据结构-堆栈和队列实验报告数据结构堆栈和队列实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解和掌握数据结构中的堆栈和队列的基本概念、操作原理以及实际应用。
通过实际编程实现堆栈和队列的相关操作，加深对其特性的认识，提高编程能力和解决问题的能力。
二、实验环境本次实验使用的编程语言为 Python，开发工具为 PyCharm。
三、实验原理（一）堆栈（Stack）堆栈是一种特殊的线性表，其操作遵循“后进先出”（Last In First Out，LIFO）的原则。
可以将堆栈想象成一个只能从一端进行操作的容器，新元素总是被添加到这一端（称为栈顶），而取出元素也只能从栈顶进行。
堆栈的基本操作包括：1、｀push`：将元素压入堆栈。
2、｀pop`：弹出堆栈顶部的元素。
3、｀peek`：查看堆栈顶部的元素，但不弹出。
（二）队列（Queue）队列是另一种特殊的线性表，其操作遵循“先进先出”（First In First Out，FIFO）的原则。
可以将队列想象成一个排队的队伍，新元素在队尾加入，而取出元素从队首进行。
队列的基本操作包括：1、｀enqueue`：将元素加入队列的尾部。
2、｀dequeue`：取出并删除队列头部的元素。
3、｀front`：查看队列头部的元素，但不取出。
四、实验内容（一）堆栈的实现｀｀｀pythonclass Stack:def ＿_init__(self)：selfitems ＝def push(self, item)：selfitemsappend(item)def pop(self)：if not selfis_empty(）：return selfitemspop(）else:return ＂Stack is empty" def peek(self)：if not selfis_empty(）：return selfitems-1else:return ＂Stack is empty" def is_empty(self)：return len(selfitems) ＝＝ 0 def size(self)：return len(selfitems)｀｀｀（二）队列的实现｀｀｀pythonclass Queue:def ＿_init__(self)：selfitems ＝def enqueue(self, item)：selfitemsappend(item)def dequeue(self)：if not selfis_empty(）：return selfitemspop(0) else:return ＂Queue is empty" def front(self)：if not selfis_empty(）：return selfitems0else:return ＂Queue is empty" def is_empty(self)：return len(selfitems) ＝＝ 0 def size(self)：return len(selfitems)｀｀｀（三）应用实例1、利用堆栈实现括号匹配的验证｀｀｀pythondef is_balanced_parentheses(exp)：stack ＝ Stack(）for char in exp:if char in ＇（｛＇：stackpush(char)elif char in ＇）｝＇：if stackis_empty(）：return Falsetop ＝ stackpop(）if （char ＝＝＇）＇ and top!＝＇（＇） or （char ＝＝＇｝＇ and top!＝＇｛＇） or （char ＝＝＇＇ and top!＝＇＇）：return Falsereturn stackis_empty(）｀｀｀2、利用队列实现打印杨辉三角的前 n 行｀｀｀pythondef print_yanghui_triangle(n)：queue ＝ Queue(）queueenqueue(1)print(1)for i in range(1, n)：prev_row ＝for ＿ in range(i ＋ 1)：num ＝ queuedequeue(）prev_rowappend(num)print(num, end=＂＂）if ＿＜ i:new_num ＝ prev_row_ ＋（prev_row_ 1 if ＿＞ 0 else 0) queueenqueue(new_num)print(）｀｀｀五、实验结果与分析（一）堆栈实验结果对于括号匹配的验证，输入`＂（（（）））＂｀，输出为`True`，表示括号匹配正确；输入`＂（（（））＂｀，输出为`False`，表示括号匹配错误。
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§9.3 队列队列是不同于栈的另一种线性表。
在日常生活中，无论是购物、订票或候车都有可能要排队。
排队所遵循的原则是“先来先服务”，后来者总是加到队尾，排头者总是先离开队伍。
队列就是从日常生活中的排队现象抽象出来的。
一、队列的定义所谓队列，就是允许在一端进行插入，在另一端进行删除的线性表。
允许插入的一端称为队尾，通常用一个队尾指针r指向队尾元素，即r总是指向最后被插入的元素；允许删除的一端称为队首，通常也用一个队首指针f指向排头元素的前面。
初始时f=r=0（如下图）。
显然，在队列这种数据结构中，最先插入在元素将是最先被删除；反之最后插入的元素将最后被删除，因此队列又称为“先进先出”（FIFO—first in first out）的线性表。
与栈相似，队列的顺序存储空间可以用一维数组q[1‥m]模拟：我们按照如下方式定义队列：Constm=队列元素的上限；Typeequeue=array[1…m] of qtype； {队列的类型定义}Varq：equeue；{队列}r，f：integer； {队尾指针和队首指针}二、队列的基本运算队列的运算主要有两种：入队（aDD）和出队（DEL）1、过程ADD(q，x，r)—在队列q的尾端插入元素xprocedure ADD(var q： equeue； x：qtype； var r：integer)；beginif r=m then writeln (’overflow’) {上溢}else begin {后移队尾指针并插入元素x}r←r+1； q[r]←x；end；{else}end；{ADD}2、过程DEL(q，y，f，r）—取出q队列的队首元素yprocedure DEL(var q：equeue； var y：qtype； var f：integer)；beginif f=r then writeln (’under flow’) {下溢}else begin {后移队首指针并取出队首元素}f←f+1； y←q[f]；end；{else}end；{DEL}由于队列只能在一端插入，在另一端删除，因此随着入队及出队运算的不断进行，就会出现一种有别于栈的情形：队列在数组中不断地向队尾方向移动，而在队首的前面产生一片不能利用的空闲存储区，最后会导致当尾指针指向数组最后一个位置（即r=m）而不能再加入元素时，存储空间的前部却有一片存储区无端浪费，这种现象称为“假溢出”。
下图给出了一个“假溢出”的示例：三、循环队列为了解决“假溢出”的问题，我们不妨作这样的设想：在队列中，当存储空间的最后一个位置已被使用而要进行入队运算时，只要存储空间第一个位置空闲，便可将元素加入到第一个位置，即将存储空间的第一个位置作为队尾。
采用首尾相接的队列结构后，可以有效地解决假溢出的问题，避免数据元素的移动，这就是所谓的循环队列。
下图给出了循环队列的结构。
循环队列将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，循环队列的存取方法亦为““先进先出””。
对循环队列操作有以下几种状态：1.⑴初始时队列空，队首指针和队尾指针均指向存储空间的最后一个位置，即f=r=m。
2.⑵入队运算时，尾指针进一，即r←r+1； if r=m+1 then r←1；这两条语句可用一条语句替代：r←r mod m+1；3.⑶出队运算时，首指针进一，即f←f+1；if f=m+1 then f←1；这两条语句可用一条语句替代：f←f mod m+1；4.⑷队列空时有f=r。
5.⑸队列满时有f=r mod m+1。
（为了区分队列空和队列满，改用“队尾指针追上队首指针”这一特征作为队列满标志。
这种处理方法的缺点是浪费队列空间的一个存储单元）循环队列的运算有两种：1、过程ADD2(q，x，r)—在循环队列q中插入一个新元素xprocedure ADD2 (var q：equeue； x：qtype； var r：integer)；begint←r mod m+1；{计算插入位置}if t=f then writeln(’full’) {队列满}else begin {新元素x插入队尾}r←t； q[r]←x；end；{else}end；{ADD2}2、过程DEL2(q，y，f)—从循环队列q中取出队首元素yprocedure DEL2 (var q：equeue； var y：qtype； var f：inteqer)；beginif f=r then writeln (’empty’) {队列空}else beginf←f mod m+1；y←q[f]； {取出队首元素}end；{else}end；{DEL2}队列的应用范围很广，其中最为典型的应用是广义表的计算和图的宽度优先搜索。
本章节着重讲解前者，至于后者，放到“§10．2 图”中详述。
四、队列的应用——计算广义线性表【例题9.2.1】广义表的计算有一个表l={a1，…，an}，其中l为第一个广义表的表名，ai为表元素(１≤i≤n)。
当ai为数值时，表示为元素；当ai为大写字母时，表示另一个表，但不能循环定义。
例如下列定义是合法的（约定l是第一个表的表名）：l=(3，4，3，4，k，8，0，8，p)k=(5，5，8，9，9，4)p=(4，7，8，9)输入：输入全部广义表，每行一个广义表。
输出：输出两行。
第一行为最大元素值，第二行为全部广义表的数和分析：广义线性表（简称广义表）是线性表的一种推广。
如果允许构成线性表的元素本身又可以是线性表的话，则该线性表即为广义表。
由此可见，广义表是一个递归定义的表，允许其元素可以是本身的一个子表。
如果需要将广义表的所有元素排成一个线性序列，则必须指明第一个广义表的表名。
我们可以对广义表进行计算。
例如求出所有元素的最大元素，或者表中全部元素的和。
设const lmax=100； { 广义表串长的上限} typetabtype=record {广义表的数据类型} length:0..lmax； {表长} element:array[1..lmax]of char； {表的数据序列} end；qtype=record {队列的数据类型} base:array[0..lmax]of char； {队列} front，rear:0..lmax； {首尾指针} end；vart:array[’a’..’Z’]of tabtype； {t[ch]—表名为ch的广义表} q:qtype； {队列}1、构造广义表t每一个广义表用一个字符串s读入，s中的所有数字和字母看作是表的元素，将其中的小写字母统一为大写。
q队列依次存储广义表L中的字母元素（即表名）。
先读入广义表L，将其元素存入t[L]中，表L中出现的字母依次进入队列q；若队列q不空，队首元素ch出队，读入广义表ch，将其元素存入t[ch]中，表ch中出现的字母再依次入队，……，直至队列空为止。
例如初始时,广义表名‘l’进入队列q随后，‘l’出q队列，‘l’=‘(3，4，3，4，k，8，0，8，p)’（下划线部分为输入），‘k’和‘p’相继入队，广义表t[‘l’]= ‘3，4，3，4，k，8，0，8，p’‘k’出q队列，‘k’= ‘(5，5，8，9，9，4)’（下划线部分为输入），广义表t[‘k’]=‘5，5，8，9，9，4’‘p’出q队列，‘p’= ‘4，7，8，9’（下划线部分为输入），广义表t[‘k’]=‘4，7，8，9’广义表表名的入队运算inqueue(q，s[i])和出队运算outqueue(q)如下：procedure inqueue(var q:qtype；c:char)； {表名c从队尾进入} beginq.rear←q.rear+1； {队尾指针+1} q.base[q.rear] ←c； {入队} end；{inqueue}function outqueue(var q:qtype):char； {队列首部的表名出队} beginq.front←q.front+1 ； {队首指针+1} outqueue←q.base[q.front]； { 出队} end；{outqueue}由此得出广义表的构造过程for ch←’a’to’Z’do t[ch].length←0； {置所有广义表空} q.front←0； q.rear←0； {队列的首尾指针初始化} inqueue(q，’L’)； {表名L进入队列}while q.front<>q.rear do {若队列非空，则循环} beginch←outqueue(q)； {取出队列首部的表名} write(ch，’= ’)； {输入表名为ch的广义表串}readln(s)；i←1； {从广义表串的第1个字符开始取元素} while s[i]<> ’(’do i←i+1；while s[i]<> ’)’dobegins[i] ←upcase(s[i])； {将第i个字符统一为大写} if s[i] in[’a’..’Z’，’0’..’9’] {若第i个字符为广义表元素，则该字符进入广义表}then begininc(t[ch].length)；t[ch].element[t[ch].length] ←s[i]；if s[i] in[’a’..’Z’] then inqueue(q，s[i])； {若第i个字符为表名，则入队} end；{then}inc(i)； {分析输入串的下一个字符} end；{while}end；{while}我们通过上述方法将所有广义表存储在t序列中。
有了t序列，不难计算广义表L的最大值和数和。
2、计算广义表L的最大值设广义表L中的最大数码为m，m设为全局变量。
初始时，m= ’0’。
我们从t[L]开始搜索：⑴若表中的第i个元素（t[L].element[i]）为数字码，则m与之比较，若m小于该数码，则被取代之；⑵若表中的第i个元素为字母c，则递归搜索以该字母为表名的广义表t[c]。
依次类推，直至搜索了广义表L的所有元素为止。
这一递归计算过程由子程序maxnumber描述：function maxnumber(c:char):char； {计算和返回表名为c的广义表t[c]的最大值}varch，m:char；i:integer；beginmax←’0’； {最大数码初始化} for i←1 to t[c].length do {搜索广义表t[c]的每一个元素}beginch←t[c].element[i]； {取出广义表t[c]的第i个元素}if ch in[’a’..’Z’] then m←maxnumber(ch) {若该元素为表名，则递归计算最大数码}else m←ch； {若该元素为数码，则记下} if max<m then max←m； {若数码m为目前广义表t[c]的最大数码，则记下}end；{for}maxnumber←max； {返回广义表t[c]的最大数码}end；{maxnumber}显然，主程序可通过语句writeln(’the max number in table L is:’，maxnumber(’L’))；直接计算和输出广义表L的最大值。