数据结构：栈与队列详解

"数据结构课件包含了关于栈和队列的知识，特别是栈作为后进先出（LIFO）数据结构的详细讲解，以及栈的抽象数据类型和顺序栈的实现。" 在计算机科学中，数据结构是组织、存储和处理数据的方式，它对于高效算法的设计至关重要。本课件重点介绍了两种基本的数据结构——栈和队列。 栈是一种特殊的线性表，其主要特点是“后进先出”（LIFO）。在栈中，元素的添加（称为进栈或压栈）和移除（称为出栈或弹栈）都只能在列表的一端进行，这一端被称为栈顶。而另一端，通常没有直接操作，被称为栈底。栈的操作具有即时性，最新加入的元素（最近入栈的）最先被移除。在实际应用中，栈常用于实现递归、表达式求值、撤销操作等功能。 栈的抽象数据类型（ADT）定义了栈的基本操作，包括构造函数、进栈、出栈、获取栈顶元素、置空栈以及判断栈是否为空或已满。在C++中，可以使用模板类来实现这些操作。例如，给出的代码展示了如何用一个包含栈顶指针、栈元素数组和最大容量的模板类`Stack`来实现栈。栈的构造函数初始化这些属性，`Push`方法用于进栈，`Pop`方法用于出栈，`GetTop`方法返回栈顶元素而不移除它，`MakeEmpty`方法将栈置为空，`IsEmpty`和`IsFull`方法分别检查栈是否为空或已满。此外，代码中的`assert`语句用于在元素数组分配失败时进行断言，确保程序的健壮性。 顺序栈是栈的一种具体实现方式，它通过数组来存储元素。当元素被压入栈时，栈顶指针会增加；当元素弹出时，栈顶指针会减少。在给出的代码中，`elements`数组用于存储栈元素，`top`变量跟踪栈顶位置，`maxSize`表示栈的最大容量。当栈满时，无法再进行进栈操作；当栈空时，栈顶指针设为-1。 通过这个课件，学习者不仅可以理解栈的基本概念和操作，还能掌握如何在实际编程中使用栈，例如通过数组实现顺序栈，从而更好地应用数据结构解决实际问题。