堆栈与队列基础：初始化与操作详解

队列和堆栈是计算机科学中两种基础的数据结构，它们在算法设计和系统实现中扮演着重要角色。本章节主要讨论了堆栈和队列这两种逻辑结构的定义、逻辑和存储结构，以及它们的核心操作。 堆栈（Stack） 堆栈是一种特殊的线性表，遵循"后进先出"（Last In First Out，LIFO）的原则。它只允许在表的一端进行插入和删除操作，表的一端称为栈顶，另一端称为栈底。主要操作包括： 1. 初始化：创建一个新的堆栈，并将其状态设置为初始状态，通常是空栈。 2. 进栈（或入栈）：在栈顶添加新的元素。 3. 出栈（或退栈）：移除并返回栈顶的元素，即最后一个进入的元素。 4. 取栈顶元素：查看但不移除栈顶元素。 5. 判栈非空：检查堆栈是否为空，用于判断能否进行出栈操作。 队列（Queue） 队列则是另一种线性表，遵循"先进先出"（First In First Out，FIFO）原则。队列的两端分别是队头和队尾，新元素通常在队尾加入，而在队头移除。基本操作包括： 1. 初始化：创建一个新的队列，保持队列为空。 2. 入队（或入列）：将元素添加到队列的尾部。 3. 出队（或出列）：从队列头部移除并返回第一个加入的元素。 4. 取队头元素：查看但不移除队头元素。 5. 判队空：检查队列是否为空，决定是否可以进行出队操作。 顺序堆栈实现 顺序堆栈使用数组作为存储结构，通过一个变量`top`记录栈顶元素的位置。初始化时，`top`设为-1，表示栈为空。常见的顺序堆栈操作包括入栈、出栈、判断栈空等，这些操作通过更新数组元素和`top`值来完成。 顺序队列实现 顺序队列同样使用数组，不同的是它需要维护两个指针，一个指向队头，另一个指向队尾。入队时，将元素添加到队尾，出队时从队头移除元素。初始化时，队头和队尾指针都指向数组的起始位置。 总结来说，堆栈和队列在数据结构的理论和实践中都有广泛的应用，理解它们的工作原理和操作方法对于编程任务至关重要，无论是算法设计中的递归调用，还是操作系统中的任务调度，都能看到它们的身影。掌握这些基本操作能够帮助开发者更高效地解决问题。