数据结构与算法-堆栈的操作

堆栈的定义及应用堆栈（Stack）是一种数据结构，它按照后进先出（LIFO）的原则存储数据。

也就是说，最后存入堆栈的数据元素最先被取出，而最先存入的数据元素最后被取出。

堆栈中包含两个主要操作：压栈（Push）和弹栈（Pop）。

压栈是指将数据元素存入堆栈，弹栈是指从堆栈中取出数据元素。

除此之外，还有一个查看栈顶元素的操作。

堆栈的实际应用非常广泛，以下列举几个常见的应用场景：1. 函数调用与递归：在程序中，每当一个函数被调用，系统将会为这个函数分配一段内存空间，这段内存空间就被称为函数的栈帧。

当函数执行完毕后，栈帧会被销毁。

函数调用过程中，每次调用都会将返回地址和相关参数等信息压入栈中，在函数执行完毕后再将这些信息弹出。

递归函数的实现也离不开堆栈，每次递归调用都会生成一个新的栈帧，直到递归结束后才开始回溯弹栈。

2. 表达式求值：在编程语言中，堆栈可以用于实现算术表达式求值。

例如，中缀表达式需要通过堆栈进行转换成后缀表达式来简化计算过程，然后再通过堆栈进行后缀表达式的计算。

在进行表达式求值时，通过堆栈可以保存运算符和操作数的顺序，确保运算的优先级正确。

3. 括号匹配：在编程或者数学等领域，括号匹配是一个常见的问题。

我们可以使用堆栈来判断一个表达式中的括号是否匹配。

遍历表达式，每当遇到左括号时，将其压入堆栈。

当遇到右括号时，从堆栈中弹出一个左括号，若左右括号匹配，则继续遍历。

若右括号没有对应的左括号或者堆栈为空，则括号不匹配。

4. 浏览器的历史记录：在浏览器中，通过点击链接或者前进后退按钮，我们可以在不同的网页之间进行切换。

这种网页切换也可以使用堆栈来实现浏览历史记录的功能。

每当访问一个新网页时，将其URL压入堆栈顶部；当点击前进按钮时，从堆栈中弹出一个URL；当点击后退按钮时，将当前页面的URL压入堆栈，然后再弹出上一个URL。

5. 撤销与恢复：在许多软件中，都提供了撤销与恢复功能。

当用户对文档进行操作时，软件会将操作信息（如添加、删除、修改等）压入堆栈中，当用户点击撤销时，软件会从堆栈中弹出最近的操作信息并进行撤销操作；当用户点击恢复时，软件会从堆栈中弹出已经撤销的操作信息并进行恢复。

一、实验目的1. 理解堆栈的基本概念和原理；2. 掌握堆栈的基本操作，包括入栈、出栈、取栈顶元素等；3. 熟悉堆栈在编程中的应用，提高编程能力。

二、实验原理堆栈是一种后进先出（Last In First Out, LIFO）的数据结构，它由一系列元素组成，遵循“先进后出”的原则。

在堆栈中，新元素总是被添加到栈顶，而移除元素时，总是从栈顶开始。

堆栈的基本操作包括：1. 初始化：创建一个空堆栈；2. 入栈：将一个元素添加到堆栈的顶部；3. 出栈：从堆栈中移除顶部元素；4. 取栈顶元素：获取堆栈顶部的元素，但不从堆栈中移除；5. 判断堆栈是否为空：检查堆栈中是否还有元素。

三、实验器材1. 计算机软件：C/C++编译器；2. 程序代码编辑器：例如Visual Studio、Code::Blocks等。

四、实验步骤1. 初始化堆栈：创建一个空堆栈，并设置栈的最大容量。

2. 入栈操作：（1）检查堆栈是否已满，如果已满，则无法入栈；（2）将元素添加到堆栈的顶部。

3. 出栈操作：（1）检查堆栈是否为空，如果为空，则无法出栈；（2）从堆栈中移除顶部元素。

4. 取栈顶元素操作：（1）检查堆栈是否为空，如果为空，则无法取栈顶元素；（2）获取堆栈顶部的元素。

5. 判断堆栈是否为空操作：（1）检查堆栈中的元素个数，如果为0，则堆栈为空。

6. 编写程序实现上述操作，并进行测试。

五、实验结果与分析1. 初始化堆栈：创建一个最大容量为10的空堆栈。

2. 入栈操作：（1）入栈元素1，堆栈状态：[1]；（2）入栈元素2，堆栈状态：[1, 2]；（3）入栈元素3，堆栈状态：[1, 2, 3]。

3. 出栈操作：（1）出栈元素3，堆栈状态：[1, 2]；（2）出栈元素2，堆栈状态：[1]。

4. 取栈顶元素操作：（1）取栈顶元素1，栈顶元素为1。

5. 判断堆栈是否为空操作：（1）判断堆栈是否为空，结果为“否”。

六、实验结论通过本次实验，我们掌握了堆栈的基本概念、原理和操作。

堆栈和队列的基本操作一、堆栈（Stack）堆栈是一种具有特殊插入和删除规则的线性数据结构。

它按照“后进先出”（Last-In-First-Out, LIFO）原则管理数据。

1.堆栈的初始化堆栈的初始化即创建一个空堆栈。

2. 入栈（Push）入栈是将数据插入到堆栈顶部的操作。

数据插入后，堆栈的长度加1、插入的数据成为新的堆栈顶部。

3. 出栈（Pop）出栈是将堆栈顶部的数据删除的操作。

删除后，堆栈的长度减1、删除的数据为原堆栈的顶部。

4. 取栈顶元素（Top）取栈顶元素是获取当前堆栈顶部的数据，而不进行删除操作。

5. 判断堆栈是否为空（IsEmpty）判断堆栈是否为空，即判断堆栈的长度是否为0。

6. 获取堆栈长度（GetSize）获取堆栈的长度，即当前堆栈中元素的数量。

堆栈可以使用数组或链表来实现。

数组实现的堆栈称为顺序堆栈，链表实现的堆栈称为链式堆栈。

堆栈的应用：-递归函数的调用和返回-表达式求值-括号匹配-浏览器前进后退功能二、队列（Queue）队列也是一种具有特定插入和删除规则的线性数据结构。

它按照“先进先出”（First-In-First-Out, FIFO）原则管理数据。

1.队列的初始化队列的初始化即创建一个空队列。

2. 入队（Enqueue）入队是将数据插入到队列尾部的操作。

数据插入后，队列的长度加1、插入的数据成为新的队列尾部。

3. 出队（Dequeue）出队是将队列头部的数据删除的操作。

删除后，队列的长度减1、删除的数据为原队列的头部。

4. 获取队首元素（Peek）获取队列头部的数据，而不进行删除操作。

5. 判断队列是否为空（IsEmpty）判断队列是否为空，即判断队列的长度是否为0。

6. 获取队列长度（GetSize）获取队列的长度，即当前队列中元素的数量。

队列也可以使用数组或链表来实现。

数组实现的队列称为顺序队列，链表实现的队列称为链式队列。

还有一种特殊的队列称为优先队列，它根据元素的优先级进行排序。

栈的基本操作实验报告实验目的本实验旨在通过使用栈来实现基本的操作，包括入栈、出栈、查看栈顶元素以及判断栈是否为空。

实验原理栈是一种后进先出（Last-In-First-Out）的数据结构，类似于我们平常生活中的堆栈。

栈有两个基本操作：入栈（Push）和出栈（Pop）。

•入栈：将一个元素放入栈的顶部，使其成为新的栈顶元素。

•出栈：移除栈顶元素，并返回该元素的值。

•查看栈顶元素：返回栈顶元素的值，但不将其从栈中移除。

•判断栈是否为空：若栈中没有元素，则栈为空。

实验步骤以下是使用Python语言来实现栈基本操作的步骤。

1. 创建一个空栈首先，我们需要创建一个空栈。

可以使用列表（List）来模拟栈的操作。

例如：stack = []2. 入栈操作接下来，我们可以通过使用append()函数将元素添加到栈的顶部来进行入栈操作。

例如，我们将数字1和2入栈：stack.append(1)stack.append(2)此时栈的内容为：[1, 2]，其中2为栈顶元素。

3. 出栈操作要进行出栈操作，我们可以使用pop()函数。

该函数会移除并返回栈顶元素的值。

例如：value = stack.pop()print(value) # 输出：2此时栈的内容为：[1]，其中1为新的栈顶元素。

4. 查看栈顶元素要查看栈顶元素的值，我们可以使用索引-1来访问栈的最后一个元素。

例如：value = stack[-1]print(value) # 输出：1此时栈的内容仍为：[1]，其中1为栈顶元素。

5. 判断栈是否为空要判断栈是否为空，我们可以使用条件语句结合len()函数来判断栈的长度是否为0。

例如：if len(stack) ==0:print("栈为空")else:print("栈不为空")由于栈中还有一个元素1，所以输出为“栈不为空”。

实验总结通过本实验，我们学习了栈的基本操作，包括入栈、出栈、查看栈顶元素以及判断栈是否为空。

数据结构堆栈实验报告篇一：数据结构-堆栈和队列实验报告实验报告实验二堆栈和队列实验目的：1.熟悉栈这种特殊线性结构的特性；2.熟练并掌握栈在顺序存储结构和链表存储结构下的基本运算；3.熟悉队列这种特殊线性结构的特性；3.熟练掌握队列在链表存储结构下的基本运算。

实验原理：堆栈顺序存储结构下的基本算法；堆栈链式存储结构下的基本算法；队列顺序存储结构下的基本算法；队列链式存储结构下的基本算法；实验内容：3-18 链式堆栈设计。

要求（1）用链式堆栈设计实现堆栈，堆栈的操作集合要求包括：初始化StackInitiate（S）,非空否StackNotEmpty(S)，入栈StackiPush(S,x),出栈StackPop（S,d）,取栈顶数据元素StackTop(S,d);（2）设计一个主函数对链式堆栈进行测试。

测试方法为：依次把数据元素1，2，3，4，5入栈，然后出栈并在屏幕上显示出栈的数据元素；（3）定义数据元素的数据类型为如下形式的结构体，Typedef struct{c(本文来自：小草范文网:数据结构堆栈实验报告)har taskName[10];int taskNo;}DataType;首先设计一个包含5个数据元素的测试数据，然后设计一个主函数对链式堆栈进行测试，测试方法为：依次吧5个数据元素入栈，然后出栈并在屏幕上显示出栈的数据元素。

3-19 对顺序循环队列，常规的设计方法是使用対尾指针和对头指针，对尾指针用于指示当前的対尾位置下标，对头指针用于指示当前的対头位置下标。

现要求：（1）设计一个使用对头指针和计数器的顺序循环队列抽象数据类型，其中操作包括：初始化，入队列，出队列，取对头元素和判断队列是否为空；（2）编写一个主函数进行测试。

实验结果：3-18typedef struct snode{DataType data;struct snode *next;} LSNode;/*初始化操作：*/void StackInitiate(LSNode **head)/*初始化带头结点链式堆栈*/{if((*head = (LSNode *)malloc(sizeof(LSNode))) == NULL) exit(1); (*head)->next = NULL;}/*判非空操作：*/int StackNotEmpty(LSNode *head)/*判堆栈是否非空，非空返回1；空返回0*/{if(head->next == NULL) return 0;else return 1;}/*入栈操作：*/int StackPush(LSNode *head, DataType x)/*把数据元素x插入链式堆栈head的栈顶作为新的栈顶 */ {LSNode *p;if((p = (LSNode *)malloc(sizeof(LSNode))) == NULL){printf("内存空间不足无法插入! \n");return 0;}p->data = x;p->next = head->next; /*新结点链入栈顶*/ head->next = p;/*新结点成为新的栈顶*/ return 1;}/*出栈操作：*/int StackPop(LSNode *head, DataType *d)/*出栈并把栈顶元素由参数d带回*/{LSNode *p = head->next;if(p == NULL){printf("堆栈已空出错！");return 0;}head->next = p->next;/*删除原栈顶结点*/*d = p->data; /*原栈顶结点元素赋予d*/ free(p); /*释放原栈顶结点内存空间*/ return 1;}/*取栈顶数据元素操作：*/int StackTop(LSNode *head, DataType *d)/*取栈顶元素并把栈顶元素由参数d带回*/{LSNode *p = head->next;if(p == NULL){printf("堆栈已空出错！");return 0;}*d = p->data;return 1;}/*撤销*/void Destroy(LSNode *head){LSNode *p, *p1;p = head;while(p != NULL){p1 = p;p = p->next;free(p1);}}（2）主函数程序：#include#includetypedef int DataType;#include "LinStack.h"void main(void){ LSNode *myStack;int i, x;StackInitiate(&myStack);for(i=0;i { if(StackPush(myStack,i+1)==0) {printf("error!\n");return;}}if(StackTop(myStack, &x)==0){printf("error!\n");return;}elseprintf("The element of local top is :%d\n",x); printf( "The sequence of outing elements is:\n"); while(StackNotEmpty(myStack)){StackPop(myStack, &x);printf("%d ", x);}printf("\n");Destroy(myStack);printf("This program is made by\n"); }运行结果为：（3）设计结构体和测试函数如下：#include#include#includetypedef struct{char taskName[10];int taskNo;}DataType;#include"LinStack.h"void main(){LSNode *myStack;FILE *fp;DataType task,x;if((fp=fopen("task.txt","r"))==NULL){printf("不能打开文件task.txt!\n");exit(0);}StackInitiate(&myStack);while(!feof(fp)){fscanf(fp,"%s %d",&task.taskName,&task.taskNo); StackPush(myStack,task);}fclose(fp);while(StackNotEmpty(myStack)){StackPop(myStack,&x);printf("%s %d\n",x.taskName,x.taskNo); }Destroy(myStack);printf("This program is made by \n");}运行结果为：3-19（1）typedef struct{DataType queue[MaxQueueSize];int front; /*队头指针*/int count;/*计数器*/} SeqCQueue;/*初始化操作：QueueInitiate(SeqCQueue *Q) */void QueueInitiate(SeqCQueue *Q)/*初始化顺序循环队列Q */{Q->front=0; /*定义初始队头指针下标*/ Q->count=0;/*定义初始计数器值*/}/*判非空否操作：QueueNotEmpty(SeqCQueue Q)*/ int QueueNotEmpty(SeqCQueue Q)篇二：数据结构栈和队列实验报告一、实验目的和要求(1)理解栈和队列的特征以及它们之间的差异，知道在何时使用那种数据结构。

数据结构说课稿——栈欢迎大家，今天我非常高兴的为大家说话，我的话题是《数据结构说课稿栈》。

首先，让我们先了解什么是栈。

栈，也叫做堆栈，是一种先进后出（FILO）和后进先出（LIFO）的抽象数据类型，只允许在表的一端进行插入和删除操作。

它也是一种特殊的线性表，它的特点是只能在表的一端进行操作，这一端叫作栈顶，另一端叫作栈底。

它有着比较高的性能，一般用于存储临时数据。

栈的用法十分广泛，它可以用来管理一些中断服务，比如实现多重任务的调度，还可以用来实现，实现局部变量和参数的保存，实现程序中的子例程，并记录其局部状态，实现编译器中的中间代码等多种目的。

其次，我们来讲解栈的实现方法。

栈的实现可以用顺序表、链表或者数组等多种方式来实现，其中顺序表的实现方法比较简单易懂，是一般实现栈的有效方式。

其实就是使用一个顺序表，然后只使用顺序表的末端，即顺序表末端为栈顶，从表尾向表头逐步插入或删除元素，这样就可以实现栈的操作了。

另外，一种特殊的栈，叫做“操作系统栈”，是一种特殊的堆栈，它用于存储操作系统控制块中的一些必要信息，以实现操作系统中进程的切换，比如保存页表的页表索引等。

最后，我们讨论一下栈的应用。

栈在计算机科学中的应用非常广泛，比如用于复杂算法的计算，用于编译器的中间代码中，用于函数调用的参数传递，用于深度优先搜索算法中，用于排序和筛选等。

简而言之，栈在计算机科学中的应用非常多，几乎没有什么不能用栈来实现。

以上就是本次说课稿中关于栈的介绍，栈是一种抽象数据类型，它可以用来实现多重任务的调度，实现局部变量和参数的保存，实现程序中的子例程以及实现操作系统栈等多种用途，它还用于各种复杂算法的计算，用于函数调用的参数传递，用于深度优先搜索算法中，用于排序和筛选等，栈的实现方法多种多样，其中顺序表的实现方法比较为实用。

本次讲解到此结束，谢谢大家！。