栈和队列：数据结构中的线性结构

本文主要介绍了数据结构中的栈和队列，包括它们的定义、实现以及应用。 栈是一种特殊的线性数据结构，它遵循“后进先出”（Last In First Out，简称LIFO）的原则。在栈中，插入和删除操作通常只在表的一端进行，这一端被称为栈顶。栈的类型定义通常包括一个指向栈顶的指针和记录栈中元素个数的变量。例如，在C语言中，可以使用以下方式定义链栈： ```c typedef struct LNode { ElemType data; struct LNode *next; } LNode, *Slink; typedef struct { SLink top; // 栈顶指针 int length; // 栈中元素个数 } Stack; ``` 这里的`LNode`结构体代表链栈中的节点，包含一个数据成员`data`和一个指向下一个节点的指针`next`。`Stack`结构体表示整个链栈，其`top`成员存储栈顶指针，`length`记录栈中元素数量。 栈的实现主要包括两个基本操作：压栈（Push）和弹栈（Pop）。压栈操作是在栈顶插入新元素，弹栈操作则是移除栈顶元素。这两个操作都只涉及到栈顶指针的更新和长度的调整。 栈在程序设计中有多种应用，如函数调用时的参数传递、表达式求值（括号匹配）、深度优先搜索（DFS）等。例如，在表达式求值中，可以使用栈来处理运算符和操作数，按照运算符的优先级进行计算。 队列则是一种遵循“先进先出”（First In First Out，简称FIFO）原则的数据结构。与栈不同，队列的插入（入队）操作通常在表的一端（队尾）进行，而删除（出队）操作则在另一端（队头）进行。队列的类型定义与栈类似，但需要维护两个指针，分别指向队头和队尾。 队列的实现通常有两种：顺序队列（基于数组）和链式队列（基于链表）。顺序队列在数组末尾进行入队操作，队头元素出队后需移动所有元素以保持FIFO特性；链式队列则通过修改队头和队尾指针实现入队和出队。 队列在实际应用中也有广泛用途，如操作系统中的任务调度、打印机队列、广度优先搜索（BFS）等。例如，在操作系统中，多个进程请求CPU执行时，会形成一个等待队列，操作系统按照先进先出的原则分配执行时间。 栈和队列都是线性数据结构的限定形式，它们的操作特性使得它们在解决特定问题时具有高效性和便捷性。虽然在插入和删除操作上受到限制，但这些限制反而使它们在特定场景下更具优势。理解并掌握这两种数据结构及其操作，对于编程和算法设计至关重要。