数据结构：栈与队列的概念及应用

"数据结构唐国民版 - 清华大学唐国民版的绪论，包含线性表、栈和队列的基本概念与应用" 在计算机科学中，数据结构是研究如何组织和管理数据的重要领域。唐国民版的数据结构教程特别关注了线性表、栈和队列这些基础且重要的数据结构。 线性表是一种最基本的数据结构，由若干个相同类型元素构成的有限序列。元素在表中按照一定的顺序排列，可以进行插入、删除和查找等操作。线性表的存储方式有两种：顺序存储和链式存储。顺序存储是将元素存储在连续的内存空间中，便于随机访问；链式存储则通过指针链接元素，适合于动态调整大小。 栈是一种特殊的线性表，其特点是仅允许在表的一端（栈顶）进行插入和删除操作，遵循“后进先出”（LIFO）原则。栈的操作包括建栈、判断栈是否为空、入栈（压栈）、出栈（弹栈）以及读取栈顶元素。在计算机程序设计中，栈广泛应用于表达式求值、递归调用、函数调用返回地址保存、内存分配等场景。 队列则是另一种线性表，允许在表的一端（队尾）进行插入操作，在另一端（队头）进行删除操作，遵循“先进先出”（FIFO）原则。队列的主要操作有入队、出队、查看队头元素等。队列在操作系统中用于任务调度、I/O缓冲区管理，以及在数据通信中作为消息队列等。 3.1 栈的实现方式通常有两种：顺序栈和链栈。顺序栈使用数组存储元素，栈顶指针指示当前栈顶位置，插入和删除操作相对简单但有固定容量限制。链栈则通过链表存储，每个节点包含元素和指向下一个节点的指针，动态扩展更容易，但访问速度相对较慢。 对于顺序栈，当栈满时，需要考虑扩容策略；当栈空时，需要特殊处理。例如，在C语言中，可以预先定义一个固定大小的数组，栈底设置在数组的第一个元素，栈顶指针`top`初始为0，随着元素的入栈，`top`递增，出栈时递减。在进行压栈操作`PUSH`时，元素存入`S[top++]`；弹栈操作`POP`时，取出`S[top-1]`并还原`top`。 队列的实现也有两种常见形式：顺序队列和链式队列。顺序队列同样使用数组，但需要额外处理队满和队空的情况，比如循环队列可以避免“假溢出”。链式队列通过链表实现，插入和删除操作更为灵活。 数据结构中的栈和队列是编程中不可或缺的工具，理解它们的工作原理和应用场景对于优化算法和提高程序效率至关重要。唐国民版的数据结构教程深入浅出地介绍了这些概念，是学习和掌握数据结构的良好参考资料。