栈和队列基础:顺序栈、链栈与循环队列实现解析
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更新于2024-07-11
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"循环队列是队列的一种顺序表示,用于高效地实现队列操作。在循环队列中,队列的元素存储在一维数组Q[M]中,通过两个指针front和rear来追踪队头和队尾的位置。front指示队头元素,rear则指示队尾元素的下一个位置。初始状态下,front和rear都设置为0,表示队列为空。当队列为空时,front等于rear。
在循环队列中,入队操作(enqueue)是在队尾进行的,通过Q[rear++]将新元素插入,rear会向后移动一位。而出队操作(dequeue)是从队头移除元素,即x=Q[front++],front向前移动一位。这个过程保持了队列的“先进先出”(FIFO)特性。
例如,假设初始时队列为空,有J1, J2, J3三个元素依次入队,队列状态如下:
J1
J2
J3
1
2
3
4
5
0
此时,rear指向0,front指向0。当J1, J2, J3依次出队后,队列变为:
1
2
3
4
5
0
front移动到0,rear仍为0。接着J4, J5, J6入队,rear向后移动,队列变为:
1
2
3
4
5
0
front位于0,rear位于2。随着元素的进出,front和rear会在数组中循环移动,这就是循环队列的精髓所在。
循环队列避免了普通顺序队列在满队列和空队列状态时可能出现的问题,如上溢(overflow)和下溢(underflow)。当front再次追上rear时,可以通过判断front是否等于(rear+1)%M来判断队列是否为空,而不是仅仅比较front是否等于rear。
除了循环队列,本资源还涉及栈和队列的基础知识。栈是一种后进先出(LIFO)的数据结构,只允许在表的一端(栈顶)进行插入和删除操作。栈的主要操作包括初始化栈(InitStack)、销毁栈(DestroyStack)、清空栈(ClearStack)、检查栈是否为空(StackEmpty)、获取栈的长度(StackLength)、查看栈顶元素(GetTop)、压栈(Push)和弹栈(Pop)。
顺序栈是使用一维数组实现的栈,栈顶指针top指向实际栈顶的空位置。当top等于0时,栈为空,而top等于数组大小M时,栈满。进栈操作使top加1,出栈操作使top减1,但需注意防止上溢和下溢的情况发生。
链栈是另一种栈的实现方式,它使用链式存储结构,每个元素(节点)包含数据域和指针域,分别存储元素值和指向下一个节点的指针。链栈相比顺序栈更灵活,不局限于固定大小的数组,但插入和删除操作通常比顺序栈稍慢。
栈和队列是数据结构中的基本概念,广泛应用于各种算法和系统设计中,如括号匹配、递归、深度优先搜索、广度优先搜索等。熟练掌握它们的定义、性质、操作和实现方法对于理解和解决实际问题至关重要。"
2021-01-01 上传
2021-09-16 上传
2019-07-06 上传
2023-08-05 上传
2024-10-24 上传
2023-08-31 上传
2024-10-10 上传
2023-08-23 上传
2024-11-01 上传
巴黎巨星岬太郎
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