栈与队列基础：顺序与链表实现与应用

栈和队列是计算机科学中两种基本的数据结构，它们在许多算法和实际应用中扮演着关键角色。本章节主要探讨了栈和队列的概念、特点以及它们在顺序存储结构和链式存储结构中的实现。 **栈（Stack）** 栈是一种特殊的线性表，其特点是只能在一端进行插入或删除操作，即“后进先出”（LIFO）原则。栈通常用于表达式求值、函数调用堆栈等场景。栈的基本操作包括初始化（InitStack）、销毁（DestroyStack）、清空（ClearStack）、判断是否为空（StackEmpty）、获取栈顶元素（GetTop）、入栈（Push）和出栈（Pop）。顺序栈，如数组栈，使用一维数组存储元素，通过top指针追踪栈顶位置。当top等于数组长度M时，栈满；top等于0时，栈空。 **队列（Queue）** 队列遵循“先进先出”（FIFO）原则，意味着新元素在队尾加入，而旧元素在队首被移除。队列在任务调度、消息传递等场景中广泛应用。队列的主要操作有初始化、销毁、判断是否为空（QueueEmpty）、获取队首元素、入队（Enqueue）和出队（Dequeue）。顺序队列可以利用数组实现，但需要维护两个指针front（队首）和rear（队尾），当front等于rear时，队列为空；当 rear 指向的下一个位置（rear+1）对数组长度取模后等于front时，队列满。 **实现策略** 解决队列的队空和队满问题，除了常规的使用一个标志区分队空和队满状态外，还可以通过优化存储方式，例如在顺序队列中，队尾rear的位置不存放元素，而是根据队列长度计算有效元素的位置。这样，队空条件变为front == rear，队满条件则变为(rear+1)%M == front。 **应用实践** 理解和掌握栈和队列的操作有助于在实际编程中高效解决问题。它们能够应用于各种场景，如括号匹配、浏览器的历史记录管理、打印队列等。栈和队列的数据抽象概念（ADT）提供了通用接口，使得开发者能够在不同具体实现之间切换，提高了代码的灵活性和可重用性。 栈和队列作为基础的数据结构，是程序设计中不可或缺的工具。理解它们的工作原理、操作细节和优化策略，将极大地提升编程能力，并有助于在复杂问题中设计出高效的解决方案。