史君华讲解：数据结构——栈、队列和数组

“胡学钢 数据结构课件 PPT，涵盖了数据结构中的栈、队列和数组等内容，由史君华主讲，适用于合肥师范学院计算机科学与技术系的学习。” 在计算机科学中，数据结构是组织和管理数据的一种方式，它直接影响到算法的效率和程序的性能。本课件主要讲解了三个基础且重要的数据结构概念：栈、队列和数组，这些都是编程中不可或缺的基础知识。 首先，我们来看栈（Stack）。栈是一种特殊的线性表，其特点是“后进先出”（LIFO），即最后进入的元素最先离开。在栈中，元素的添加（称为入栈或压栈）和移除（称为出栈或弹栈）只能在栈顶进行。栈的这一特性使得它在很多应用场景中非常有用，比如在函数调用、表达式求值和递归中。 栈的常用操作包括： 1. 初始化栈：创建一个空栈。 2. 判栈空：检查栈是否为空。 3. 判栈满：检查栈是否已达到其最大容量。 4. 读栈顶元素：查看栈顶元素但不移除。 5. 入栈：将一个新元素添加到栈顶。 6. 出栈：移除并返回栈顶元素。 在实际实现中，栈可以采用不同的存储结构，例如顺序栈。顺序栈是用数组来存储元素，其中数组的一个端点作为栈顶。在C语言中，可以定义一个结构体来表示顺序栈，包含一个元素数组和一个指示栈顶位置的变量。例如： ```c #define maxSize 100 // 最大容量 typedef struct { ElementType data[maxSize]; // 元素数组 int top; // 指示栈顶元素的位置 } SeqStack; ``` 初始化、判断栈空和栈满的函数实现如下： ```c void init_stack(SeqStack* S) { S->top = -1; } BOOL stack_empty(SeqStack S) { return (S.top == -1); } BOOL stack_full(SeqStack S) { if (S.top == maxSize - 1) return TRUE; else return FALSE; } ``` 这里，`init_stack`将栈顶指针设置为-1，表示栈为空；`stack_empty`通过比较栈顶指针是否为-1来判断栈是否为空；而`stack_full`检查栈顶指针是否等于最大容量减一，以判断栈是否已满。 接下来，课件中还可能涉及队列（Queue），它是一种先进先出（FIFO）的数据结构，以及数组（Array），是最基本的线性数据结构，支持随机访问和连续存储。队列的操作通常包括入队、出队、获取队头元素等；数组则涉及数组的声明、初始化、遍历和查找等操作。 这些基础知识对于理解和设计高效的计算机程序至关重要，尤其是在处理大量数据和实现复杂算法时。通过学习这些数据结构，学生能够更好地掌握如何有效地存储和处理数据，从而提高编程能力。