栈的实现原理与应用教案

数据结构栈课程设计栈是一种常见的数据结构，它遵循先进后出（LIFO）的原则。

在本课程设计中，我们将从基本概念开始，逐步深入了解栈的应用和实现。

我们来了解一下栈的基本概念。

栈由一系列元素组成，每个元素都有一个值，并且与其下一个元素有一个明确的关联。

栈有两个基本操作：入栈和出栈。

入栈操作将元素添加到栈的顶部，而出栈操作则将栈顶的元素移除。

栈还有一个很重要的特性是，只能访问和操作栈顶的元素，其他元素无法直接访问。

接下来，我们将探讨栈的应用。

栈在计算机科学领域有着广泛的应用。

其中一个典型的应用是函数调用。

当一个函数被调用时，它的局部变量和返回地址被保存在栈中。

当函数执行完毕后，这些信息会被弹出栈。

另一个常见的应用是表达式求值。

通过使用栈，我们可以将中缀表达式转换为后缀表达式，并利用栈来计算表达式的值。

在栈的实现方面，我们可以使用数组或链表来表示栈。

使用数组时，需要考虑栈的容量限制，而使用链表时则无此限制。

无论使用哪种实现方式，我们都需要实现入栈和出栈操作，并且要确保这些操作的时间复杂度是常数级别的。

除了基本的入栈和出栈操作外，我们还可以对栈进行其他操作，例如判断栈是否为空、获取栈顶元素等。

这些操作都可以通过对栈的结构进行合理的设计和实现来实现。

总结一下，栈是一种常见的数据结构，遵循先进后出的原则。

我们可以通过实现入栈和出栈操作来操作栈，并可以应用到函数调用和表达式求值等场景中。

栈的实现可以使用数组或链表，但无论使用哪种方式，我们都需要确保栈操作的时间复杂度是常数级别的。

通过学习栈的相关知识和应用，我们可以更好地理解和应用数据结构。

栈的实现及应用实验原理一、栈的实现栈是一种先进后出（FILO）的数据结构，它可以被用来实现许多算法和数据结构。

栈可以使用数组或链表来实现。

在这里，我将介绍一下基于数组的栈的实现原理。

1.1 基于数组的栈基于数组的栈实现非常简单，可以使用一个固定大小的数组来存储栈中的元素。

栈具有两个基本操作：压入（push）和弹出（pop）。

在基于数组的栈中，当一个元素压入栈时，它被放入数组的末尾（栈顶），而当一个元素弹出栈时，数组的末尾元素被移除，并返回给调用者。

1.2 实现细节在基于数组的栈中，我们需要跟踪栈顶元素的位置，通常通过一个指示栈顶索引的变量来实现。

当一个元素被压入栈时，我们将它放入数组的栈顶位置，并将栈顶索引加一；当一个元素被弹出栈时，我们将栈顶索引减一，并返回数组中当前栈顶索引位置的元素。

为了避免栈的溢出（stack overflow）或者栈的下溢（stack underflow），我们还需要处理一些边界情况。

例如，在压入元素前，我们需要检查是否数组已满；在弹出元素前，我们需要检查栈中是否有元素。

这些细节需要涵盖在栈的实现中，以保证栈的正确性和健壮性。

1.3 时间复杂度基于数组的栈的时间复杂度非常简单：压入和弹出元素的时间复杂度均为O(1)，因为它们只涉及数组末尾的操作。

对于数组的访问（取得栈顶元素）的时间复杂度也为O(1)。

二、栈的应用栈是一种非常重要的数据结构，它在编程中有着广泛的应用。

以下是栈的一些应用实例：2.1 逆波兰表达式逆波兰表达式是一种不包含括号的数学表达式，它使用操作符在操作数之间排列。

逆波兰表达式的计算可以通过栈来实现。

具体地，当遇到一个操作数时，将其压入栈中；当遇到一个操作符时，弹出栈顶的两个元素，并进行相应的计算，将结果压入栈中。

这样，最终栈中剩下的元素就是逆波兰表达式的计算结果。

2.2 括号匹配在编程中，括号匹配是一个非常常见的问题。

给定一个包含括号的字符串，我们需要判断其中的括号是否匹配。

（二）过程与方法
在学习“3.3.2栈的应用”过程中，学生将通过以下方法和过程来达成学习目标：
1.探究学习：通过小组讨论、自主探究，发现并理解栈的特性及其在解决实际问题中的应用。
-教师组织课堂活动，引导学生主动探索，培养其发现问题和解决问题的能力。
2.案例分析：分析栈在解决实际问题中的典型应用，提炼出算法设计的通用方法和步骤。
（二）讲授新知
在讲授新知环节，教师按照以下步骤进行：
1.理论讲解：详细讲解பைடு நூலகம்的基本概念、特性以及在实际问题中的应用场景，如括号匹配、路径问题等。
2.算法分析：通过分析表达式求值、括号匹配等案例，讲解栈在算法设计中的关键作用，引导学生理解算法的步骤和原理。
3.代码演示：以编程语言为例，现场演示栈的实现及在表达式求值中的应用，让学生了解栈的具体操作过程。
在总结归纳环节，教师引导学生进行以下总结：
1.栈的基本概念和特性：回顾栈的定义、特点以及在实际问题中的应用。
2.栈的算法设计：总结栈在解决实际问题中的关键步骤和方法。
3.编程实践：强调编程实践中的注意事项，如代码规范、调试技巧等。
4.团队协作：强调团队协作在解决问题中的重要性，鼓励学生在今后的学习中积极参与合作。
-此作业旨在激发学生的探究兴趣，培养其创新思维和解决实际问题的能力。
4.小组合作项目：以小组为单位，共同完成一个基于栈的应用项目。项目主题自选，可以是游戏、工具软件或任何能够体现栈特性的应用。
-通过小组合作，学生可以锻炼团队协作能力，同时在实际项目中进一步掌握栈的使用。
5.课后反思：请学生结合课堂学习和作业完成情况，撰写一份课后反思，内容包括自己在学习栈的过程中遇到的困难、解决问题的方法、对栈的理解和感受，以及对未来学习的规划。

实验二：栈的表示与实现及栈的应用【实验目的】（1） 掌握栈的顺序存储结构及其基本操作的实现。

（2） 掌握栈后进先出的特点，并利用其特性在解决实际问题中的应用。

（3） 掌握用递归算法来解决一些问题。

【实验内容】1. 编写程序，对于输入的任意一个非负十进制整数，输出与其等值的八进制数。

2. 编写递归程序，实现N ！的求解。

3. 编写递归程序，实现以下函数的求解。

4. 编写程序，实现Hanoi 塔问题。

【实验步骤】1.打开VC++。

2.建立工程：点File->New ，选Project 标签，在列表中选Win32 Console Application ，再在右边的框里为工程起好名字，选好路径，点OK->finish 。

至此工程建立完毕。

3.创建源文件或头文件：点File->New ，选File 标签，在列表里选C++ Source File 。

给文件起好名字，选好路径，点OK 。

至此一个源文件就被添加到了你刚创建的工程之中。

4．写好代码5．编译－＞链接－＞调试1、#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <malloc.h>#define OK 1⎩⎨⎧>-+-==1),2()1(0,1,)(n n Fib n Fib n n n Fib#define ERROR 0#define OVERFLOW -2typedef int Status;typedef int SElemType;#define STACK_INIT_SIZE 100#define STACKINCREMENT 10typedef struct{SElemType *base;SElemType *top;int stacksize;}SqStack;Status InitStack(SqStack &S){S.base=(SElemType *)malloc (STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));if (!S.base) return OVERFLOW;S.top=S.base;S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;return OK;}//InitStackStatus Push(SqStack &S, SElemType e){if (S.top-S.base>=S.stacksize){S.base=(SElemType*)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(SElemType));if (!S.base) exit(OVERFLOW);S.top=S.base+S.stacksize;S.stacksize+=STACKINCREMENT;}*S.top++=e;return OK;} //PUSHStatus Pop(SqStack &S, SElemType &e) {if(S.top==S.base)return ERROR;e=*--S.top;return OK;} //PopStatus StackEmpty(SqStack S){if (S.top==S.base)return OK;elsereturn ERROR;} //StackEmptyvoid conversion(){int N;int e;SqStack S;InitStack(S);printf("输入要转换的数据：");scanf("%d",&N);while (N){Push(S, N % 8);N = N/8;}printf("\n其对应的八进制数是：");while (!StackEmpty(S)){Pop(S,e);printf ( "%d", e );}}void main(){conversion();}2、#include <stdio.h>Int fact(int n){If(n==1)return 1;elsereturn n*fact(n-1);}void main(){Int n;printf(“输入一个数n:”);scanf(“%d”,&n);printf("fact(%d)=%d\n",n,fact(n)); }3、#include <stdio.h>int fib(int n){if(n>1)return fib(n-1)+fib(n-2);elsereturn n;}void main(){int n;printf("\n输入一个数n:");scanf("%d",&n);printf("fib(%d)=%d\n",n,fib(n));}4、#include <stdio.h>void move(char x,int n,char z){printf("将%d号盘从%c柱移到%c柱\n",n,x,z);}void hanoi (int n, char x, char y, char z) { if (n==1)move(x,1,z);else{hanoi(n-1, x, z, y);move(x, n, z);hanoi(n-1, y, x, z);}}void main(){int n;scanf("%d",&n);hanoi(n,'x','y','z');}【实验心得】这节课的实验内容是栈的表示与实现及栈的应用。

栈的实现应用实验原理简介栈是一种常见的数据结构，具有先进后出（LIFO）的特点，常用于程序的函数调用、递归算法、表达式求值等场景。

本文将介绍栈的实现原理以及其在实际应用中的实验原理。

栈的实现原理栈可以使用数组或链表来实现。

以下是用数组实现栈的基本原理：1.创建一个数组来存储栈的元素，同时维护一个指针指向栈顶元素的位置。

2.对于入栈操作，将元素添加到数组中指针指向的位置，并将指针向上移动。

3.对于出栈操作，将指针指向的元素取出，并将指针向下移动。

以下是用链表实现栈的基本原理：1.创建一个链表结构，每个节点包含一个元素以及指向下一个节点的指针。

2.对于入栈操作，创建一个新节点，将元素存入该节点，并将新节点指向原来的栈顶节点。

3.对于出栈操作，将栈顶节点的元素取出，并将栈顶指针指向下一个节点。

栈在实际应用中的实验原理栈在实际应用中有很多实验原理，下面列举了一些常见的应用场景和实验原理：函数调用在程序中，函数调用是一种常见的栈应用场景。

实验原理如下：1.每个函数调用时，将当前函数的参数、局部变量和返回地址等信息入栈。

2.在函数执行完毕后，从栈中取出返回地址，并返回到调用函数的位置。

递归算法递归算法是一种函数调用自身的技术。

实验原理如下：1.每次递归调用时，将当前递归函数的参数和局部变量等信息入栈。

2.在递归结束条件满足时，从栈中取出返回地址，并返回到上一次递归调用的位置。

表达式求值在表达式求值中，栈常用于保存操作数和运算符。

实验原理如下：1.将表达式转化为后缀表达式。

2.依次扫描后缀表达式的每个元素，如果是操作数则入栈，如果是运算符则从栈中取出对应数量的操作数进行计算，将计算结果入栈。

编辑器的撤销操作在编辑器中，撤销操作常使用栈来实现。

实验原理如下：1.每当用户执行一次操作时，将操作信息入栈。

2.当用户执行撤销操作时，从栈中取出最近的操作信息，执行相应的撤销操作。

结论栈是一种常见的数据结构，具有先进后出的特点，适用于函数调用、递归算法、表达式求值、编辑器的撤销操作等场景。

教学重难点
教学重点：
1.依据解决问题的需要，从现实情境中提炼出栈结构。
2.了解栈在计算机程序中的组织和实现方法。
教学难点：
1.能够总结出栈的特性，运用栈的特性解决实际操作问题。
知识讲解（1）：栈的概念及特征
教学过程
利用思维导图对课程内容进行梳理，总结提炼栈结构在生活及计算机科学中的重要意义。引导学生热爱中国传统文化、正确认识我国高铁取得的瞩目成就，并以此为契机引导学生投身创新创造热潮，践行“强国有我”的时代号召。
教学设计
课程
秋季学期
课题
栈
教科书
书 名：信息技术选择性必修1 数据与数据结构 教材
出版社：广东教育出版社
教学目标
1.依据解决问题的需要，从现实情境中提炼出栈结构。
2.能够总结出栈的特性，了解栈在计算机程序中的组织和实现方法。
3.通过具体任务的探究活动，体验用栈解决问题的基本流程，逐步形成运用栈结构解决问题的思维方式和学科方法。

栈的实现及应用实验报告一、实验目的：1. 掌握栈的定义及实现方式；2. 掌握栈的基本操作；3. 了解栈的应用场景；4. 实现一个栈的数据结构，并应用到实际问题中。

二、实验原理：1. 栈的定义：栈是一种具有特殊顺序的线性表，只能在表的一端（称为栈顶）进行插入和删除操作。

栈具有"先进后出"的特性，即最后一个被插入栈的元素，是第一个被删除的元素。

2. 栈的实现方式：栈的实现方式有多种，常用的有顺序栈（使用数组实现）和链式栈（使用链表实现）。

3. 栈的基本操作：栈的基本操作包括初始化栈、判断栈是否为空、判断栈是否已满、入栈、出栈、取栈顶元素等。

4. 栈的应用场景：栈在计算机中的应用十分广泛，比如函数调用栈、表达式求值、括号匹配判断、迷宫求解、逆波兰表达式等。

三、实验步骤：1. 设计栈的数据结构：本实验选择使用链式栈实现，定义一个栈的结构体，包括栈顶指针和链表的头结点。

2. 初始化栈：创建一个空栈，即初始化栈顶指针和链表的头结点。

3. 判断栈是否为空：根据栈顶指针是否为NULL来判断栈是否为空。

4. 判断栈是否已满：链式栈一般不会满，因为链表可以动态扩展。

5. 入栈：将新元素插入到栈的顶部，通过修改指针的指向实现。

6. 出栈：将栈顶元素删除，并修改指针的指向。

7. 取栈顶元素：返回栈顶元素的值，但不删除。

8. 实现栈的应用：选择一个栈的应用场景，并实现相关功能。

四、实验结果及分析：本次实验以迷宫求解为例，来实现栈的应用。

迷宫求解问题可以使用深度优先搜索算法来解决，而栈正是深度优先搜索算法的辅助数据结构。

具体实现过程如下：1. 将迷宫的起点入栈，并将起点标记为已访问；2. 当栈不为空时，重复以下步骤：a. 取栈顶元素作为当前位置；b. 若当前位置为终点，则搜索结束；c. 若当前位置的相邻位置存在可前进的路径且未被访问过，则将该相邻位置入栈，并标记为已访问；d. 若当前位置没有可前进的路径或所有可前进的路径均已被访问过，则将当前位置出栈。

实验二栈、队列的实现及应用实验课程名：数据结构与算法专业班级：学号：姓名：/*构造空顺序栈*/int InitStack(SqStack *S) //InitStack() sub-function{S->base = (SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));if (!S->base){printf("分配空间失败!\n");return (ERROR);}S->top = S->base;S->stacksize = STACK_INIT_SIZE;printf("栈初始化成功！\n");return (OK);} //InitStack() end/*取顺序栈顶元素*/int GetTop(SqStack *S, SElemType *e) //GetTop() sub-function{if (S->top == S->base){printf("栈为空!\n"); //if empty SqStackreturn (ERROR);}*e = *(S->top - 1);return (OK);} //GetTop() end/*将元素压入顺序栈*/int Push(SqStack *S) //Push() sub-function{SElemType e;if (S->top - S->base>S->stacksize){S->base = (SElemType *)realloc(S->base, (S->stacksize +STACKINCREMENT*sizeof(SElemType)));if (!S->base){printf("存储空间分配失败!\n");return (ERROR);}S->top = S->base + S->stacksize;S->stacksize += STACKINCREMENT;}fflush(stdin);//清除输入缓冲区，否则原来的输入会默认送给变量xprintf("请输入要入栈的元素的值:");e = getchar();*S->top++ = e;return (OK);} //Push() end/* 将元素弹出顺序栈*/int Pop(SqStack *S, SElemType *e) //Pop() sub-function {if (S->top == S->base){printf("栈为空!\n");return (ERROR);}*e = *--S->top;return (OK);} //Pop() endvoid display(SqStack *s){if (s->top == s->base)printf("栈为空!\n");else{while (s->top != s->base){s->top = s->top - 1;printf("%c->", *(s->top));}}printf("\n");}int main(){int choice;SElemType e;SqStack s;do{printf("===============================\n");printf(" 0:退出\n");printf(" 1:初始化栈\n");printf(" 2:入栈\n");printf(" 3:出栈\n");printf(" 4:读取栈顶元素\n");printf(" 5:显示栈中元素\n");（3）结果分析顺序表通过设置栈顶运用线性结构实现先进先出功能。

数据结构课程设计题目栈的基本操作及其应用系 (部) 计算机科学与技术系班级 16计本（2）姓名学号指导教师2018 年 1 月8日至2018 年1 月12日共1 周数据结构课程设计任务书1.引言在计算机系统中，栈则是一个具有以上属性的动态内存区域。

程序可以将数据压入栈中，也可以将数据从栈顶弹出。

在i386机器中，栈顶由称为esp的寄存器进行定位。

压栈的操作使得栈顶的地址减小，弹出的操作使得栈顶的地址增大。

首先系统或者数据结构栈中数据内容的读取与插入（压入push和弹出pop）是两回事！插入是增加数据，弹出是删除数据，这些操作只能从栈顶即最低地址作为约束的接口界面入手操作，但读取栈中的数据是随便的没有接口约束之说。

很多人都误解这个理念从而对栈产生困惑。

而系统栈在计算机体系结构中又起到一个跨部件交互的媒介区域的作用即cpu与内存的交流通道，cpu只从系统给我们自己编写的应用程序所规定的栈入口线性地读取执行指令，用一个形象的词来形容它就是pipeline（管道线、流水线）。

cpu内部交互具体参见EU与BIU的概念介绍。

栈作为一种数据结构，是一种只能在一端进行插入和删除操作的特殊线性表。

它按照后进先出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据（最后一个数据被第一个读出来）。

栈具有记忆作用，对栈的插入与删除操作中，不需要改变栈底指针。

栈是允许在同一端进行插入和删除操作的特殊线性表。

允许进行插入和删除操作的一端称为栈顶(top)，另一端为栈底(bottom)；栈底固定，而栈顶浮动；栈中元素个数为零时称为空栈。

插入一般称为进栈（PUSH），删除则称为退栈（POP）。

栈也称为后进先出表。

栈可以用来在函数调用的时候存储断点，做递归时要用到栈！一、基本概念栈（stack）在计算机科学中是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线形表。

栈是一种数据结构，是只能在某一端插入和删除的特殊线性表。

栈的实现和应用的实验原理1. 什么是栈？栈（Stack）是一种线性数据结构，它遵循先进后出（Last-In-First-Out, LIFO）的原则。

简单来说，栈就像是一个垂直堆叠的盘子，最后放入的盘子最先取出，而最先放入的盘子最后取出。

栈常用的操作有入栈（push）和出栈（pop）。

2. 栈的实现栈的实现可以通过数组或链表来完成。

2.1. 通过数组实现栈通过数组实现栈的方式比较简单，可以使用固定大小的数组来存储数据。

主要的操作包括入栈和出栈。

以下是简单的数组实现栈的伪代码：class Stack:def__init__(self):self.data = [] # 数组用来存储数据def is_empty(self):return len(self.data) ==0# 判断栈是否为空def push(self, item):self.data.append(item) # 入栈操作def pop(self):if self.is_empty():return None# 栈为空时，无法出栈return self.data.pop() # 出栈操作2.2. 通过链表实现栈通过链表实现栈可以实现动态大小的栈。

每个链表节点保存一个元素和指向下一个节点的指针。

以下是简单的链表实现栈的伪代码：class Node:def__init__(self, item):self.item = itemself.next =Noneclass Stack:def__init__(self):self.head =None# 栈顶指针def is_empty(self):return self.head is None# 判断栈是否为空def push(self, item):new_node = Node(item)new_node.next =self.headself.head = new_node # 入栈操作def pop(self):if self.is_empty():return None# 栈为空时，无法出栈temp =self.headself.head =self.head.nextreturn temp.item # 出栈操作3. 栈的应用栈在计算机科学中有广泛的应用，以下列举了一些常见的用途：•括号匹配：使用栈可以方便地检查括号是否匹配，例如判断一个表达式中的括号是否正确闭合。

关于栈的课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解栈的基本概念、性质和应用，掌握栈的两种基本操作：入栈和出栈，能够使用栈解决一些实际问题，如逆序输出一个数列、判断一个数是否是回文数等。

在知识目标的基础上，培养学生逻辑思维能力、动手能力和问题解决能力。

情感态度价值观目标则是培养学生对计算机科学和编程的兴趣，增强学生自信心，培养合作精神和创新精神。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括栈的定义和性质、栈的基本操作、栈的应用。

首先，介绍栈的基本概念，让学生理解栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构。

然后，讲解栈的两种基本操作：入栈和出栈，并通过示例让学生掌握这两种操作的实现。

接着，介绍栈的应用，如逆序输出一个数列、判断一个数是否是回文数等，让学生学会使用栈解决实际问题。

三、教学方法本节课采用讲授法、案例分析法和实验法相结合的教学方法。

首先，通过讲授法向学生介绍栈的基本概念、性质和应用。

然后，通过案例分析法，分析实际问题，引导学生学会使用栈解决问题。

最后，通过实验法，让学生动手实现栈的基本操作，巩固所学知识。

四、教学资源本节课的教学资源主要包括教材、多媒体资料和实验设备。

教材为学生提供了栈的基本概念、性质和应用的相关知识。

多媒体资料包括图片、动画和视频，用于辅助讲解栈的基本概念和性质，使抽象的知识更直观、易懂。

实验设备包括计算机和编程环境，让学生能够动手实现栈的基本操作，提高实际操作能力。

五、教学评估本节课的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分。

平时表现主要评估学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，占总评的30%。

作业包括课后练习和编程任务，占总评的40%。

考试为课堂上的实时编程测试，占总评的30%。

这种评估方式能够全面反映学生的学习成果，同时也能够激励学生在课堂上更加积极参与。

六、教学安排本节课的教学安排如下：第一节课讲解栈的基本概念和性质，时间为40分钟；第二节课讲解栈的基本操作，时间为40分钟；第三节课进行案例分析和实验操作，时间为60分钟。

实验二栈及其应用1．实验目的（1）掌握栈的特点及其描述方法。

（2）用链式存储结构实现一个栈。

（3）掌握建栈的各种等基本操作。

（4）掌握栈的几个典型应用的算法。

2.实验内容A.验证性部分（1）设计一个字符型的链栈；（2）编写进栈、出栈、显示栈中全部元素的程序；（3）编写一个把十进制整数转换成二进制数的应用程序；（4）设计一个选择式菜单，以菜单方式选择上述操作。

B.自主性实验部分（1）用键盘输入一个整数后缀表达式（操作数的范围是0～9，运算符只含+、-、*、/，而且中间不可以有空格），使用循环程序从左向右读入表达式。

（2）如果读入的是操作数，直接进入操作数栈。

（3）如果读入的是运算符，立即从操作数栈取出所需的操作数，计算操作数运算的值，并将计算结果存回操作数栈。

3．实验要求：(1)选择合适的存储结构（顺序栈或链式栈）表示栈，给出其定义。

(2)在上述存储结构上实现栈的基本操作：初始化、置栈空、入栈、出栈、取栈顶元素等。

（3）分析后缀表达式求值的算法思想，用C（或C++）语言设计程序。

（4）上机调试通过实验程序。

（5）给出具体的算法分析，包括时间复杂度和空间复杂度等。

（6）撰写实验报告。

4．实验预备知识（1）栈的定义及栈的“后进先出”的特点。

（2）栈的顺序存储与链式存储结构及栈的初始化、入栈、出栈、取栈顶等基本操作。

（3）算术表达式的三种表示形式（前缀式、中缀式、后缀式）。

5．实验环境（1）一台运行 Windows 2000/XP 操作系统的计算机（2）选用turbo c或visual c++6、实验说明（1）类型定义#define MAXSIZE 100 /*栈的最大值*/typedef struct{ElemType elem[MAXSIZE]；int top；}SqStack； /*顺序栈的类型定义*/（2）注意问题①重点理解栈的算法思想，能够根据实际情况选择合适的存储结构②栈的算法是后续实验的基础（广义表、树、图、查找、排序等）7．实验用测试数据和相关结果分析：（由学生填写）8．实验总结：（由学生填写）9．参考程序参考模板A．验证性实验程序模板#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include “链栈.h”#define MAXLEN 100void main(){int i=1,j=1,choice,val,n;char a;linkstack *s=new linkstack;s->top=NULL;while(i){printf("\n\n");printf("\n\t\t 链栈子系统\n");printf("\n\t\t*******************************");printf("\n\t\t* 1----入栈*");printf("\n\t\t* 2----出栈*");printf("\n\t\t* 3----显示栈*");printf("\n\t\t* 4----进制转换*");printf("\n\t\t* 0----返回*");printf("\n\t\t*******************************");printf("\n\t\t 请选择(0--4):");choice=getchar();getchar();switch (choice){case '1':while(j){printf("\t\t请输入一个整数(按回车输入下一个，输入'0'结束)：");scanf("%d",&val);getchar();if (val!=0)push(s,val);elsej=0;}break;case '2':if(s->top!=NULL) printf("出栈元素是：%6d\n",pop(s));break;case '3': showstack(s);break;case '4':printf("请输入待转换的数'n' 和进制'i':(n,i)\n");scanf("%d,%d",&n,&i);Conversion(i,n);break;case '0':i=0;break;default:;}if (choice=='1'||choice=='2'||choice=='3'||choice=='4'){printf("\n\t\t按回车键继续，按其它任意键返回！");a=getchar();if (a!='\xA')i=0;}}system("pause");}/*链栈头文件：链栈.h*/typedef char datatype;typedef struct stacknode{int data;struct stacknode *next;}stacknode;typedef struct{stacknode *top;}linkstack;void push(linkstack *s,int x) /*进栈*/{//请补充完善}int pop(linkstack *s) /*出栈*/{//请补充完善}void showstack(linkstack *s) /*显示栈元素*/{//请补充完善}void Conversion(int i,int n) /*进制转换*/{//请补充完善}B．自主性实验程序模板/*表达式求值程序*/#include"stdio.h"#include "stdlib.h"#include"string.h"#define MAXSIZE 100typedef char ElemType;#include "顺序栈.h"char operate(char a,char theta,char b) /*求两数a和b作θ运算的结果*/{int r;a=a-48;b=b-48;switch(theta){case '+':r=a+b;break;case '-':r=a-b;break;case '*':r=a*b;break;case '/':r=a/b;break;}return(r+48);}char precede(char theta1,char theta2) /*判断两个运算符θ1和θ2的优先关系*/{switch(theta1){case '+':case '-':{if(theta2=='+'||theta2=='-'||theta2==')'||theta2=='#')return('>');else if(theta2=='*'||theta2=='/'||theta2=='(')return('<');}case '*':case '/':{if(theta2=='+'||theta2=='-'||theta2=='*'||theta2=='/'||theta2==')'||theta2=='#')return('>');else if(theta2=='(')return('<');}case '(':{if(theta2=='+'||theta2=='-'||theta2=='*'||theta2=='/'||theta2=='(')return('<');else if(theta2==')')return('=');}case ')':{if(theta2=='+'||theta2=='-'||theta2=='*'||theta2=='/'||theta2==')'||theta2=='=')return('>');}case '=':{if(theta2=='+'||theta2=='-'||theta2=='*'||theta2=='/'||theta2=='(')return('<');else if(theta2=='=')return('=');}}}char Evaluation(char exp[20])/*返回由中缀式exp表示的算术表达式的运算结果。

栈的实现和应用原理教案介绍本教案旨在介绍栈的实现和应用原理。

栈是一种常见的数据结构，用于存储和管理数据。

在本教案中，我们将学习栈的基本概念、实现方式以及如何应用栈解决问题。

栈的概念栈是一种具有特殊性质的线性数据结构，按照“后进先出（Last-In-First-Out，LIFO）”的原则进行操作。

这意味着最后放入栈的元素将首先被访问和移除。

栈具有两个基本操作： 1. 入栈（push）：将元素添加到栈的顶部。

2. 出栈（pop）：从栈的顶部移除元素。

栈还具有一个重要的特性，即只能访问栈顶的元素，不能直接访问其他位置的元素。

栈的实现方式栈可以通过数组或链表实现。

数组实现使用数组实现栈时，可以使用一个指针（通常称为“top”）来指示栈顶的位置。

初始状态下，栈为空，top 的值为 -1。

每次入栈操作时，top 的值加 1，元素被放置到 top 所指向的位置。

出栈操作时，元素被从 top 所指向的位置移除，并将 top的值减 1。

数组实现栈的优点是简单、效率高，但缺点是容量固定，不易动态扩展。

链表实现使用链表实现栈时，可以将栈顶元素作为链表的头结点。

每次入栈操作时，创建一个新的结点，并将其插入到链表的头部。

出栈操作时，直接删除链表的头结点。

链表实现栈的优点是容量可以动态扩展，但缺点是每个结点需要额外的空间来存储指针，占用更多的内存。

栈的应用栈在计算机科学和软件工程中有广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：1.表达式求值：栈可以用于对中缀表达式进行转换和求值。

通过将中缀表达式转换为后缀表达式，并利用栈的特性进行求值，可以简化表达式求值的过程。

2.函数调用：在程序执行过程中，函数的调用和返回通常需要借助栈来实现。

当一个函数被调用时，将当前的状态（包括程序计数器、局部变量等）保存到栈中，执行完毕后再从栈中恢复状态。

3.括号匹配：栈也可以用于验证括号匹配。

通过遍历字符串，遇到左括号时将其入栈，遇到右括号时将栈顶元素出栈并进行匹配。

情感目标：通过栈在计算机、工程实践及生活中的应用，培养学
生举一反三，学以致用的意思，让学生感受探索的乐趣和成功地
喜悦，充分体会教学知识在实际生活中的广泛应用。
教 学 重 点 重点: 栈的特点“后进先出”、应用栈解决实际问题。 和难点 难点: 运用栈进行中缀表达式求值。
思路设计
问题引入……通过数制转换，迷宫求解，背包问题实例，引入新 课。 栈的定义…….栈是一种特殊的线性表，是限定在表的一端进行插 入和删除操作的线性表。 栈的特点………栈的特点是“后进先出”。 栈的出栈序列…通过实例，辅助 flash 动画求解栈的出栈序列。 栈的应用举例…通过实例，通过堆栈实现中缀表达式求值。 思考题………….用栈如何将中缀表达式转为后缀表达式？ 小结…………….内容总结
素，判断出栈序列。
三种形式。以中缀表
首先，c 出栈，top 指针减 1，b 出栈，top 指针减 1，a 出栈， 达式为例，进行重点
top 指针减 1，得到第一种可能性是 c,b,a。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
讲解。
结果 2：如果清空之后，以 b 作为第一个出栈元素，可能的 [重点讲解]
出栈序列。
2 分钟
a 进栈，然后 b 进栈，b 先出栈，a 出栈，c 进栈，c 出栈， 结合例题，讲解用栈
1、首先提出问题 “中缀表达式求值 如何通过堆栈来 实现？” 2、采用启发式教 学法，重点讲解用 堆栈进行中缀表 达式求值的实现 方法、算符之间的 优先关系以及算 法思想。
使学生掌握用堆栈进行 中缀表达式求值的实现 方法和算法思想。
3、通过算法演示
系统演示求解过
程，师生互动。
4、最后得到结论。
首先进行本次课
2/6

3.随堂测试：教师设计一些与本节课相关的编程题目，让学生在课堂上进行测试。通过测试结果，了解学生对栈的基本操作、应用场景等的理解和掌握程度。
4.课后作业：教师对学生的课后作业进行批改和评价，了解学生对栈的应用的掌握程度和应用能力。
5.教师评价与反馈：教师根据以上评价结果，对学生进行综合评价，指出学生的优点和不足，并提出改进建议。同时，教师应鼓励学生积极思考，提出问题，提高学生的学习兴趣和主动性。
教学资源准备
1.教材：确保每位学生都有本节课所需的教材，如《高中信息技术》课本及相关学习资料，以便学生能够跟随教学进度进行学习和复习。
2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、案例等多媒体资源，以便在教学过程中进行直观展示和解释，帮助学生更好地理解和掌握栈的应用。
3.实验器材：本节课可能需要涉及一些编程实践，因此需要准备计算机、编程环境等实验器材，确保实验器材的完整性和安全性，以便学生能够进行实际操作和练习。
（二）存在主要问题
1.教学管理：课堂纪律管理不够严格，部分学生上课注意力不集中。
2.教学方法：教学方法过于单一，缺乏与学生的互动和反馈。
3.教学评价：评价方式过于注重结果，忽视了学生的学习过程和能力培养。
（三）改进措施
1.加强课堂纪律管理，严格要求学生遵守课堂纪律，提高课堂效果。
2.采用多样化的教学方法，如提问、讨论、小组合作等，增加与学生的互动和反馈，提高学生的参与度。
对于对课程学习有积极影响的学生，我们可以设计更具挑战性的教学活动，如编程竞赛、实际项目开发等，以提高他们的学习兴趣和能力。对于对课程学习有困难的学生，我们需要关注他们的学习过程，提供更多的辅导和帮助，鼓励他们积极参与课堂讨论和实践活动，提高他们的学习兴趣和能力。同时，我们还需要关注学生的学习态度和行为习惯，引导他们树立正确的学习观念，培养良好的学习习惯。

实验三栈的实现及应用一、实验目的1、掌握顺序栈的类型定义方法。

2、掌握在顺序栈上实现的六种基本算法。

2、掌握顺序栈的简单应用。

二、实验内容1、利用顺序栈将一个非负的十进制整数N转换为对应的B进制数。

[基本要求]非负的十进制整数N和B都从键盘输入；转换结果从屏幕输出。

实验代码#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#define STACK_INIT_SIZE 50#define STACK_INCREMENT 10//①------------栈定义--------typedef struct{int *base;int *top;int stacksize;}Stack;//②-----------构造栈---------Stack InitStack(){Stack s;s.base=(int *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(int));if(!s.base) exit(0);s.top=s.base;s.stacksize=STACK_INIT_SIZE;return s;}//③------------判空----------int StackEmpty(Stack s){if(s.base==s.top) //若为空,返回1return 1;elsereturn 0;}//④---------- 清空栈----------void ClearStack(Stack s){s.top=s.base;}//⑤------------压栈-------------void Push(Stack *s,int elem) //必须用指针,否则top地址出了函数后不变{if((s->top-s->base+1)>=s->stacksize){s->base=(int *)realloc(s->base,(STACK_INCREMENT+s->stacksize)*sizeof(int)); if(!s->base) exit(0);s->top=s->base+s->stacksize;s->stacksize+=STACK_INCREMENT;}*(s->top++)=elem;}//⑥------------出栈---------------int Pop(Stack *s) //必须用指针,否则top地址出了函数后不变{if(s->base==s->top){printf("栈为空!");exit(0);}//printf("%d ",*(--s.top));return *(--s->top);}//⑦------------求栈长-----------int GetLength(Stack s){return s.top-s.base;}//⑧-------------求栈顶----------int GetTop(Stack s){if(s.top==s.base){printf("栈为空!\n");exit(0);}return *(s.top-1);}//------------主函数-----------void main(){int d1,d2,d3;Stack s,*s1;s=InitStack();s1=&s;/*printf("stacksize=%d\n",s.stacksize);Push(s1,5);length=GetLength(s);printf("栈长为:%d\n",length);Push(s1,8);length=GetLength(s);printf("栈长为:%d\n",length);printf("top=%d\n",GetTop(s));printf("%d ",Pop(s1));length=GetLength(s);printf("栈长为:%d\n",length);printf("%d ",Pop(s1));length=GetLength(s);printf("栈长为:%d\n",length);*/printf("输入要转换的十进制数及要转换为几进制:(d1,d2)\n"); scanf("%d,%d",&d1,&d2);d3=d1;while(d1>=d2){Push(s1,(d1%d2));d1=d1/d2;}Push(s1,d1);printf("%d转化为%d进制后为:\n",d3,d2);while(!StackEmpty(s)){printf("%d",Pop(s1));}printf("\n");}。

陕西科技大学实验报告姓名班级学号实验组别实验日期室温报告日期成绩报告内容：（目的和要求、原理、步骤、数据、计算、小结等）一、实验名称：栈的实现与应用二、实验目的：1.掌握栈的定义。

2.掌握栈基本操作的实现，并能用于解决实际问题。

三、实验环境：Windows2000,Visual C++ 6.0四、实验内容：1.实现栈的如下基本操作：push,pop,isempty,isfull,createstack。

2.利用栈的基本操作实现conversion()函数，该函数能将任意输入的十进制整数转换为二进制形式表示。

五、实验原理：1．栈的基本概栈（stack）是一种特殊的线性表。

是将线性表的插入和删除均是仅在表的一端进行，通常将允许插入和删除的一端称栈顶(Top)，因此栈顶的当前位置是动态变化的，它由一个称为栈顶指针的位置指示器指示。

同时，表的一端称栈底(Bottom)。

当栈中没有元素时称为空栈。

栈的插入操作被形象的称为进栈或入栈，删除操作称为出栈或退栈。

2.栈的结构特性通常栈可以用线性的方式存储，分配一块连续的存储区域存放栈中的元素，并用一个变量指向当前的栈顶。

每次进栈的元素都被放在原栈顶元素之上而成为新的栈顶，而每次出栈的总是当前栈中“最新”的元素，即最后进栈的元素。

元素是以a1，a2，a3,...，an的顺序进栈的，而退栈的次序却是an，...，a3，a2，a1。

栈的修改是按后进先出的顺序进行的。

因此，栈又称为后进先出的线性表，简称为LIFO表.3.栈的建立C语言中用一维数组来实现栈.假设栈的元素个数最大不超过Maxsize，所有的元素都具有同一个数据类datatype，则可以用下列方式来定义栈的类型stack：typedef struct{datatype elements[maxsize];int Top;}Stack;4.栈的压入（push）void push(ST,x)stak *ST ;ElemType x;{if(ST->top==Maxsize-1)printf(“栈上溢出！\n”);else{ST->top++;ST->s[ST->top]=x;}}5.栈的弹出pop（ST）void pop(ST,x)stak *ST ;{if(ST->top==-1)printf(“栈上溢出！\n”);elseST->top--;}6.判断栈是否为空（isempty）int sempty(ST)stack *ST;{if(ST->top==-1)return(1);elsereturn(0)}7.读栈顶元素top（ST，x）Void pop（ST，x）Stack *STElemType *x；{If（ST->top==-1）printf(“无栈顶元素!\n”);else *x=ST->s[ST->top];}8.取栈顶元素ptop（ST）ElemType ptop(ST)Stack *ST;{Elemtype x; /*将栈顶元素赋给x*/top (ST,&x); /* 将栈顶元素弹出*/pop(ST); /*返回x值*/return(x);}五.实验流程：六.程序代码#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#define maxsize 1024typedef int datatype;typedef struct{datatype elements[maxsize];int Top;}Stack;void setNull(Stack *S){S->Top=-1;}int isfull(Stack *S){if(S->Top>=maxsize-1)return(1);else return(0);}int isempty(Stack *S){if(S->Top>=0)return(0);else return(1);}void push(Stack *S,datatype E){if(S->Top>=maxsize-1){printf("Stack Overflow");}else{S->Top++;S->elements[S->Top]=E;}}datatype *pop(Stack *S){datatype *temp;if(isempty(S)){printf("Stack Underfiow");return(NULL);}else{S->Top--;temp=(datatype *)malloc(sizeof(datatype));*temp=S->elements[S->Top+1];return(temp);}}void conversion(int n){int r,m;Stack S;setNull(&S);r=n;while(r){m=r%2;if(isfull(&S))printf("Over flow\n");else push(&S,m);r=r/2;}printf("转换后的二进制为\n");while(!isempty(&S))printf("%d",*(pop(&S)));printf("\n");}void main(){int num;printf("请输入需要转换为二进制的十进制数据\n");scanf("%d",&num);conversion(num);}七.实验截图八.实验小结此次上机实验，我不仅对栈的存储等操作有了一定的认识，也对十进制到二进制的转换有了深刻的理解，同时对编译程序的算法思想有了新的认识，还让我深刻的体会到了链表的重要性以及其应用的方便，并且对指针加深了印象，应用了书本中的算法思想，对我以后的编译以及完成新的程序有很大的帮助。