"本资源主要介绍了栈和队列这两种特殊线性结构,特别是循环队列在实际中的应用。栈的特点是后进先出(LIFO),而队列则是先进先出(FIFO)。同时,资源提供了顺序栈的实现,包括初始化、压栈、弹栈等操作的代码示例。"
在计算机科学中,栈和队列是两种基础但非常重要的数据结构。栈通常被称为后进先出(Last In, First Out, LIFO)的数据结构,因为它的工作方式类似于一个堆叠的盘子,最新放入的盘子会最先被取出。队列则遵循先进先出(First In, First Out, FIFO)的原则,就像现实生活中的排队等待,先到达的人先服务。
栈的操作主要有两个:压栈(Push)和弹栈(Pop)。压栈是将元素添加到栈顶,而弹栈则是从栈顶移除并返回元素。除此之外,还有检查栈是否为空(StackEmpty)、获取栈顶元素但不移除(GetTop)、清空栈(ClearStack)、获取栈的长度(StackLength)以及遍历栈中的所有元素(StackTraverse)等操作。
队列的操作主要包括入队(Enqueue)和出队(Dequeue)。入队是在队尾添加元素,而出队则从队首移除元素。队列也可以有其他操作,例如检查队列是否为空、获取队首元素但不移除、获取队列的长度等。
在实际应用中,由于队首的移动特性,常常使用循环队列来优化存储空间的利用。循环队列是一种特殊的线性表,它通过将数组的最后一个位置连接到数组的第一个位置,形成一个环形结构,从而解决了非循环队列可能出现的满队列和空队列的问题。在循环队列中,判断队列是否为空和满的方法有所不同,通常需要考虑到队首和队尾的相对位置。
对于顺序栈的实现,资源中给出了一段C语言的代码示例。栈的存储结构通常用数组实现,包括一个栈底指针`base`和一个栈顶指针`top`。栈空的条件是`top == base`,栈满的条件是`top - base >= stacksize`。在栈满的情况下,可以通过动态内存分配扩大栈的容量,如资源中所示的`realloc`函数用于扩展数组大小。
初始化栈的代码如下:
```c
Status InitStack(SqStack &S) {
// 构建一个空栈
S.base = (SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(SElemType));
if (!S.base) exit(OVERFLOW);
S.top = S.base;
S.stacksize = STACK_INIT_SIZE;
return OK;
}
```
压栈操作:
```c
Status Push(SqStack &S, SElemType e) {
if (S.top - S.base >= S.stacksize) { // 栈满
newbase = (SElemType *)realloc(S.base, (S.stacksize + STACK_INCREMENT) * sizeof(SElemType));
if (!newbase) exit(OVERFLOW);
S.base = newbase;
S.stacksize += STACK_INCREMENT;
}
*S.top++ = e; // 将元素e压入栈顶
return OK;
}
```
弹栈操作:
```c
Status Pop(SqStack &S, SElemType &e) {
if (S.top == S.base) return EMPTY; // 栈空
e = *--S.top; // 弹出栈顶元素并返回
return OK;
}
```
这些基本操作的实现保证了栈的高效运行,同时也为其他更复杂的算法和数据结构(如递归、回溯、表达式求解等)提供了基础。在实际编程中,理解和掌握栈和队列的原理及其操作是至关重要的。