数据结构：栈与队列详解

"数据结构第三章 栈和表主要探讨了线性表的特性以及栈和队列这两种重要的数据结构。线性表是一种基础的数据结构，具有唯一头元素和尾元素，每个元素都有一个直接前驱和后继。本章重点讲解了栈和队列的概念、运算及其实现。" 在数据结构中，栈（Stack）和队列（Queue）是两种基本的抽象数据类型。栈被称为后进先出（LIFO）或先进后出（FILO）的数据结构，因为它的工作原理就像一个堆叠的盘子，新添加的元素（进栈）总是位于顶部，而删除元素（出栈）也总是从顶部开始。栈的主要操作包括： 1. 置空栈：初始化栈，将栈的状态设为空。 2. 判断栈是否为空：检查栈中是否有元素，无元素则返回真，否则返回假。 3. 进栈：在栈顶插入新的数据元素。 4. 出栈：删除栈顶元素，并返回该元素的值。 5. 取栈顶元素：获取但不删除栈顶元素的值，栈的状态保持不变。 栈的存储结构主要有两种： - 顺序存储结构（Sequential Stack）：使用一维数组来存储栈中的元素。数组的固定大小决定了栈的最大容量，栈顶位置由变量`Top`来指示。例如，在C语言中，可以定义如下的结构体表示顺序栈： ```c struct Stack { datatype elements[maxsize]; int Top; }; ``` 其中，`datatype`是栈中元素的数据类型，`maxsize`是栈的容量，`Top`表示栈顶位置。 - 链式存储结构（Linked Stack）：使用链表来存储栈元素，每个节点包含元素和指向下一个节点的指针。这样，栈的容量可以动态扩展，不受预先设定的固定大小限制。 队列（Queue）则是另一种线性数据结构，遵循先进先出（FIFO）的原则。队列的主要操作包括： - 入队（Enqueue）：在队尾添加元素。 - 出队（Dequeue）：从队头移除元素并返回其值。 - 判空（IsEmpty）：检查队列是否为空。 - 获取队头元素（Front）：查看但不移除队头元素。 队列的存储结构同样分为顺序存储（如数组实现）和链式存储（如链表实现）。在实际应用中，栈和队列有广泛的应用，如括号匹配、递归调用的内存管理、表达式求值、函数调用栈、打印机任务调度等。理解和熟练运用这些数据结构对于编程和解决复杂问题至关重要。