堆栈与队列详解：进队出队操作及实现

"本文主要介绍了堆栈和队列的基础知识，包括它们的定义、逻辑结构、存储结构、运算规则以及实现方式。堆栈遵循后进先出（LIFO）原则，而队列遵循先进先出（FIFO）原则。文中通过实例展示了如何进行堆栈的进栈、出栈操作，并探讨了顺序堆栈的实现。" 在计算机科学中，堆栈（Stack）和队列（Queue）是两种重要的数据结构，它们在程序设计和算法中起到关键作用。堆栈是一种特殊的线性表，其特点是只允许在表的一端进行插入（进栈）和删除（出栈）操作，这一端称为栈顶，而另一端称为栈底。堆栈遵循“后进先出”（Last In First Out，简称LIFO）的原则。例如，当多个元素依次入栈后，最后入栈的元素会首先被出栈。 队列则是另一种线性表，允许在表的一端（队尾）进行插入（入队），而在另一端（队头）进行删除（出队）。队列遵循“先进先出”（First In First Out，简称FIFO）的原则。想象一个排队等待服务的队伍，最先到达的人会首先获得服务，这就是队列的工作原理。 在逻辑结构上，堆栈和队列都是一对一的关系，即每个元素都有一个唯一的对应位置。在存储结构上，它们可以采用顺序存储（如数组）或者链式存储（如链表）。对于顺序存储的堆栈，通常会有一个栈顶指针top和一个栈底指针base，用于跟踪元素的位置。当栈满（top等于数组最大长度）时，无法再进行入栈操作，否则会导致溢出错误；当栈空（top等于base）时，出栈操作会导致栈空错误。 在实现方式上，堆栈可以使用数组或链表。顺序堆栈用数组实现时，可以定义一个结构体，包含数组和栈顶指针。例如，一个长度为maxlen的顺序栈，初始时top设为0表示为空栈，每次进栈时将元素添加到top位置并更新top为top+1，出栈时将top位置的元素移除并减小top。当top等于maxlen-1时，表示栈满，不能继续进栈；当top等于base（通常设为0）时，表示栈空。 队列的实现也有顺序队列和链式队列之分。顺序队列通常用循环数组实现，以解决队满时无法再入队的问题，通过计算front和rear的相对位置来确定队列中的元素数量。当front等于rear时，队列为空；当(rear+1)%maxlen等于front时，队列满。 本章内容中，除了基本概念和存储结构外，还涉及到了堆栈的初始化、进栈、出栈、取栈顶元素和判断栈是否非空等操作。队列的操作包括入队、出队、查看队头元素（但不删除）以及判断队列是否为空。理解并掌握这些基本操作对于理解和实现各种算法至关重要。