栈与队列：数据结构详解

本资源主要介绍了计算机科学中的重要数据结构——栈和队列，它出自北京化工大学的信息科学与技术学院的本科课程《软件技术基础》(CSE38600C)。该章节详细讲解了这两个基本数据结构的概念、存储结构、操作方式以及它们在实际应用中的体现。 栈（Stack）是一种特殊的线性表，其特点是只允许在一端（栈顶）进行插入和删除操作。栈的逻辑结构表示为S=(a1, a2,..., an)，其中栈顶元素an称为栈顶，栈底元素a1称为栈底，空栈表示没有元素。栈的主要运算是后进先出(LIFO)，例如，入栈(PUSH)操作会将元素添加到栈顶，而出栈(POP)则取出并删除栈顶元素。栈的基本操作包括初始化(INISTACK)、判断是否为空(EMPTY)、入栈、出栈、获取栈顶元素(GETTOP)以及获取当前栈元素数量(CURRENT-SIZE)等。 队列(Queue)则是另一种线性表，但它允许在一端（队尾）进行插入，而在另一端（队头）进行删除。队列遵循先进先出(FIFO)原则，比如在入队(PUSH)时新元素加入队尾，出队(POP)时最先加入的元素被删除。此外，还有其他操作如判断队列是否为空、获取队头元素等。 循环队列（Circular Queue）是对普通队列的一种扩展，当队列满时，新的元素会从队尾开始循环，直到队列再次达到其容量。这解决了队列满时无法添加新元素的问题。 在软件技术基础的学习中，理解栈和队列的逻辑结构、物理结构，以及它们的运算方式和算法设计至关重要。通过栈和队列的数据结构，可以有效地解决许多问题，如表达式求值、递归过程中的调用栈管理等。 学习这些概念有助于提高编程能力，尤其是在处理需要按特定顺序处理数据或者需要记住先前操作的场景。掌握栈和队列的高效实现，对于优化程序性能和空间复杂度具有重要意义。因此，无论是理论研究还是实际编程，理解并熟练运用栈和队列都是必不可少的技能。