栈和队列的数据结构解析-栈的LIFO特性与实现

"求队列的长度-数据结构（清华大学版）——栈和队列" 本文主要介绍了数据结构中的栈和队列概念，特别是如何求解队列的长度。栈是一种特殊的线性表，遵循后进先出（LIFO）的原则，只允许在表的一端（栈顶）进行插入和删除操作。队列则是另一种线性表，允许在一端（队尾）插入元素，在另一端（队头）删除元素，遵循先进先出（FIFO）原则。 在栈的定义中，栈分为栈顶和栈底，栈顶是进行插入和删除操作的地方，而栈底通常是固定的。栈的主要操作包括初始化、入栈（Push）、出栈（Pop）、获取栈顶元素（GetTop）以及判断栈是否为空（StackEmpty）。栈的两种常见实现方式是顺序栈和链栈。顺序栈使用一组连续的内存空间存储元素，通过栈顶指针追踪当前栈顶位置；链栈则通过链式结构动态链接元素。 队列的操作包括入队（EnQueue）和出队（DeQueue），队列的长度可以通过计算队尾元素位置与队头元素位置之间的差值来确定。在给定的代码段中，`QueueLength` 函数用于返回队列的元素个数。该函数的实现是基于一个假设，即队列的存储空间是一个环形数组，最大容量为 `MAXQSIZE`。当 `rear`（队尾指针）超过 `front`（队头指针）时，通过 `(Q.rear - Q.front + MAXQSIZE)` 取模 `MAXQSIZE` 来得到正确的长度，确保结果在0到 `MAXQSIZE - 1` 之间。 在队列的实现中，也有顺序队列和链式队列之分。顺序队列同样使用连续的内存空间，但管理起来较为复杂，因为队头的删除可能涉及元素的移动；链式队列则通过链表结构简化了这种操作。 栈和队列在计算机科学中有着广泛的应用，如括号匹配、表达式求值、函数调用堆栈、缓存管理、打印机任务调度等。理解并熟练掌握这两种数据结构对于编程和算法设计至关重要。在实际应用中，合理地选择栈或队列的实现方式，可以优化程序性能，提高系统效率。