数据结构：栈与队列的顺序表示及实现

"本文主要介绍了数据结构中的栈和队列，特别是队列的顺序表示和实现，以及循环队列的概念。栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，常用于处理具有顺序性的操作，如子程序嵌套调用、电影院的出入场等。队列则是先进先出（FIFO）的数据结构，常见于资源调度和任务处理。" 在数据结构中，栈和队列是两种非常基础且重要的线性数据结构。栈，被称为“后进先出”（LIFO）的数据结构，只允许在表的一端（栈顶）进行插入（压栈）和删除（弹栈）操作。栈顶指针始终指向栈顶元素，当没有元素时称为空栈。栈的应用广泛，比如在计算机程序中，函数的调用与返回就利用了栈的特性。 栈的抽象数据类型（ADT）通常包括以下操作： 1. 初始化栈：创建一个新栈。 2. 判栈空：检查栈是否为空。 3. 入栈：将元素压入栈顶。 4. 出栈：移除栈顶元素并返回。 5. 读栈顶元素：查看但不移除栈顶元素。 6. 销毁栈：释放栈占用的内存。 7. 清空栈：移除所有元素。 8. 求栈长：获取栈中元素的数量。 栈有两种常见的实现方式：顺序栈和链栈。顺序栈使用数组实现，栈底可以在数组的任何一端，栈顶通过top变量追踪。入栈操作将元素添加到top位置，top加1；出栈操作将top减1，然后移除该位置的元素。链栈则使用链表结构，同样在链表的头部进行插入和删除。 队列是另一种“先进先出”（FIFO）的数据结构，它允许在表的一端（队尾）插入元素，在另一端（队头）删除元素。队列常用于模拟现实生活中的排队现象，如银行的等待队列或打印机的任务队列。 循环队列是队列的一种优化实现，解决了普通顺序队列可能出现的“假溢出”问题。在循环队列中，队列的首尾可以无缝连接，形成一个循环，使得在队列满时，通过调整队头指针，依然可以继续插入元素，而不会立即出现溢出。循环队列的判断满和空需要特别考虑，通常需要两个指针分别表示队头和队尾，以避免混淆。 队列的ADT通常包括： 1. 初始化队列：创建一个新队列。 2. 判队空：检查队列是否为空。 3. 入队：在队尾添加元素。 4. 出队：移除队头元素并返回。 5. 查看队头元素：查看但不移除队头元素。 6. 销毁队列：释放队列占用的内存。 7. 队列长度：获取队列中元素的数量。 总结来说，栈和队列是两种非常实用的数据结构，它们各自独特的操作模式使得它们在算法和程序设计中扮演着重要角色。顺序存储和链式存储的实现方式为这些数据结构提供了灵活的存储选项，而循环队列的引入则进一步提高了效率和空间利用率。理解并熟练运用这些数据结构是学习计算机科学的基础。