数据结构第三章：栈与队列详解

"数据结构第三章讲解了栈和队列这两种限定性线性表的概念、操作及其实现方法，主要关注C++面向程序设计的视角。栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，而队列则遵循先进先出（FIFO）的原则。" 在数据结构中，栈（Stack）和队列（Queue）是非常基础且重要的概念，它们都是线性表的特殊形式，但对插入和删除操作有着特定的限制。栈被称为“限定性线性表”，因为它的插入（进栈/入栈）和删除（出栈/退栈）操作只允许在表的一端进行，这一端被称为栈顶。栈底则是另一端，一旦元素进入栈中，只有栈顶的元素可以被访问或移除，直到栈顶元素被移除，下一层元素才变得可访问。栈的这种特性使得它在处理逆序操作如递归、表达式求解等方面十分有用。 栈的主要操作包括： 1. InitStack：初始化栈，使其成为一个空栈。 2. ClearStack：清除栈内所有元素，使其再次变成空栈。 3. IsEmpty：检查栈是否为空，如果为空则返回TRUE，否则返回FALSE。 4. IsFull：检查栈是否已满，如果已满则返回TRUE，否则返回FALSE。 5. Push：向栈顶添加元素，如果栈未满则成功，否则失败。 6. Pop：删除栈顶元素并返回其值，如果栈为空则失败，否则成功。 7. GetTop：查看栈顶元素但不删除，不会改变栈的状态。 队列（Queue）是另一种限定性线性表，其特点是元素按照进入的顺序依次出队。队列的操作通常包括： 1. EnQueue：在队尾添加元素。 2. DeQueue：从队头删除元素。 3. Front：查看队头元素。 4. Rear：查看队尾元素。 5. IsEmpty：检查队列是否为空，如果为空则返回TRUE，否则返回FALSE。 栈和队列可以使用不同的数据结构来实现，如： 1. 顺序栈（Sequential Stack）：使用数组实现，插入和删除操作都在数组末尾进行，优点是操作效率高，但空间利用率可能较低，因为需要预先分配固定大小的空间。 2. 链栈（Linked Stack）：使用链表实现，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针，插入和删除操作灵活，但需要额外的内存空间来存储指针。 队列也有类似实现方式，如： 1. 顺序队列（Sequential Queue）：同样使用数组，但需要判断队列是否已满或为空，可能导致需要扩展或收缩数组大小。 2. 循环队列（Circular Queue）：通过数组形成一个循环结构，可以更高效地处理队列已满或为空的情况。 3. 链队列（Linked Queue）：使用链表实现，插入和删除操作方便，但有额外的指针开销。 在C++面向程序设计中，栈和队列可以利用STL（Standard Template Library）中的`stack`和`queue`容器来方便地实现和操作，这极大地简化了代码并提高了程序的可读性和可维护性。在实际编程中，理解并熟练运用栈和队列是解决问题的关键，尤其是在算法设计和复杂数据处理中。