编程实现堆栈与队列的基本操作

本文将介绍如何实现栈和队列的基本操作，包括它们的顺序存储和链表存储，并讨论这两种数据结构的特性和应用。在实验环境中，我们将实现数据的进栈、出栈、进队和出队操作，并探讨它们在实际问题中的应用。 ### 堆栈操作 进栈操作： 当需要将一个值`x`压入栈时，首先创建一个新的节点`p`，其`data`域设置为`x`。进栈操作包括以下两个关键步骤： 1. 将新节点`p`的`next`指针指向当前栈顶节点`S`（即`p->next = S`）。 2. 更新栈顶指针`S`，使其指向新节点`p`（即`S = p`）。 注意，这两个步骤的顺序至关重要，否则可能导致栈中部分数据丢失。 出栈操作： 出栈时，需先保存栈顶节点的值，然后执行删除操作。具体步骤如下： 1. 将栈顶指针`S`指向的节点（即待删除节点）赋值给指针变量`*x`。 2. 将栈顶指针`S`更新为下一个节点（即`S = S->next`）。 3. 释放已删除节点`p`的空间（即`free(p)`）。 ### 队列操作 链队列： 链队列由队头指针和队尾指针定义，队列元素的结构与单链表中的节点相同。为了简化操作，通常在队头元素前添加一个头结点，队头指针指向这个头结点。 入队操作： 在链队列中，新元素通常在队尾插入，因此需要更新队尾指针。 出队操作： 出队时，队头元素被移除，队头指针更新为下一个元素。 ### 栈与队列的差异 - 顺序存储：栈的顺序存储遵循“后进先出”（LIFO）原则，进出有序。相比之下，队列的顺序存储体现“先进先出”（FIFO）原则。 - 链表存储：栈的链表存储同样具有LIFO特性，而链队列允许在链表的任何位置进行插入和删除，实现无序进出。 ### 数据移动 对于栈的顺序存储，由于进出栈是通过调整指针实现的，所以不会涉及数据本身的移动，只移动了指向数据的指针。而在链式结构中，由于节点之间的链接关系，数据的插入和删除可能导致部分数据的移动。 ### 主要特点与功能 - 栈：主要特点是LIFO，常用于括号匹配、回文判断、数据逆序生成等场景。 - 队列：主要特点是FIFO，常用于事务排队模拟、多进制转换等。 ### 实验总结 通过本实验，你将掌握如何在C语言或其他编程环境中实现栈和队列的基本操作。理解它们的工作原理和不同存储方式，能帮助你更好地解决实际问题，同时为更高级的数据结构学习打下基础。此外，思考和比较栈和队列的特点有助于深化对这些概念的理解。