C++数据结构：串与特殊线性表详解

在C++的数据结构课程中，我们重点关注了特殊线性表中的三个核心组成部分：栈、队列以及串。这些数据结构在计算机科学中具有重要的应用价值，因为它们提供了高效的操作方式来处理序列数据。 1. **栈（Stack）** - 栈是一种特殊的线性表，遵循后进先出（LIFO，Last In First Out）原则。栈的主要操作包括入栈（Push）、出栈（Pop）和查看栈顶元素（Top）。栈的ADT定义通常包括数据对象（如字符数组或链表节点）、数据关系（如仅允许在一端进行插入和删除），以及基本操作如初始化栈、清空栈、检查栈是否为空等。C++中可以使用数组或链表实现顺序栈，如数组形式的`std::stack<char>`。 2. **队列（Queue）** - 队列遵循先进先出（FIFO，First In First Out）原则。队列的基本操作有入队（Enqueue）、出队（Dequeue）和查看队头元素（Front）。循环队列是队列的一种优化形式，解决了队列满时可能导致的边界问题。链队列则通过链表实现，如`std::queue<char>`，在C++标准库中支持。 3. **串（String）** - 串是特殊线性表的一种，由一系列字符组成，通常用`char`数组表示。串有特定的定义，如`S=‘a1a2ai…an’(n>=0)`，表示一个由字符组成的序列。串的关键概念包括长度（即字符数量）、串名和子串。串的抽象数据类型（ADT）定义了数据对象（字符数组）和数据关系（相邻字符之间的关系），以及一系列基本操作，如赋值（StrAssign）、复制（StrCopy）、判断空串（StrEmpty）、比较（StrCompare）、获取长度（StrLength）、清空（ClearString）、连接（Concat）和提取子串（SubString）。 时间性能是这些操作的重要考量因素，C++中的标准库函数通常经过优化，但理解操作的实现原理有助于评估在特定场景下的效率。例如，对于数组实现的栈和队列，插入和删除操作的时间复杂度通常为O(1)，而链表实现可能稍慢些。对于字符串操作，查找子串和连接操作可能涉及遍历整个串，时间复杂度可能是O(n)。 串在实际应用中广泛，如文本处理、正则表达式匹配、编译器和解析器等。学习和理解这些基础数据结构是掌握高级算法和数据结构的关键，对于软件开发工程师来说，具备良好的串操作能力是必不可少的。通过实践和深入研究，你可以更好地利用C++来设计和实现高效的数据结构和算法。