栈的应用教学设计

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。

栈的实现原理与应用教案一、简介栈是一种常见的数据结构，它是一种基于后进先出（LIFO）原则的有序集合。

本教案将介绍栈的基本原理、核心操作以及在编程中的应用。

二、栈的定义与基本操作1.栈的定义：栈是一种线性数据结构，它可以存储一组元素。

栈的特点是只能在栈顶进行插入和删除操作。

栈中的最后一个添加的元素称为栈顶，而最早添加的元素称为栈底。

2.栈的基本操作：–push(element): 将元素添加到栈顶。

–pop(): 从栈顶移除一个元素，并返回该元素的值。

–peek(): 返回栈顶元素的值，但不移除它。

–isEmpty(): 判断栈是否为空，如果栈没有任何元素，则返回true，否则返回false。

–size(): 返回栈中元素的个数。

三、栈的实现方式栈可以使用不同的数据结构来实现，常见的实现方式包括数组和链表。

1.数组实现：使用数组来存储栈中的元素，利用数组的特点进行操作。

数组实现的栈具有较高的效率，但容量固定，难以动态扩展。

2.链表实现：使用链表来存储栈中的元素，通过指针（或引用）来连接元素。

链表实现的栈容量可以动态扩展，但操作稍慢，需要额外的空间存储指针。

四、栈的应用场景栈在计算机科学中有着广泛的应用，以下为几个常见的应用场景：1.表达式求值：栈可以用来实现算术表达式的求值。

通过将表达式转换为后缀表达式，并利用栈进行运算，可以简化求值过程。

2.函数调用：栈在函数调用过程中起着重要的作用。

每次函数调用，各个函数的参数、返回地址、局部变量等信息都会被依次压入栈中，函数返回后再依次弹出。

3.括号匹配：使用栈可以判断括号是否匹配。

当遇到左括号时，将其压入栈中；当遇到右括号时，弹出栈顶元素并判断是否与右括号匹配。

4.浏览器历史记录：浏览器的返回（back）和前进（forward）功能可以通过栈来实现。

每当用户访问一个网页，该网页的URL会被压入栈中，并根据用户的操作进行出栈或入栈。

五、教学活动1.教学目标：通过本节课的学习，学生应该能够理解栈的定义、基本操作及实现方式；了解栈在编程中的常见应用场景，并能够利用栈解决相应的问题。

课题：顺序栈教学目标：学习顺序栈的存储结构，掌握栈的操作特性、入栈和出栈两种操作以及栈的典型题目教学难点：栈的典型题目课的类型：新授课教学方法：讲授法、演示法教具：多媒体教学过程：一、导入1、简单复习前面所学过的一般线性表，今天要学的一种特殊线性表2、世上电梯有哪几种？分为：先进先出和先进后出两种电梯。

商场里那种扶手电梯就是属于先进先出的电梯，符合我们一贯的先来后到原则。

而高楼里的升降式电梯则与之相反，通常是先进去的人站里边，出来时反而落在后面。

先进后出不循先来后到之规矩，在生活中也不是个例。

譬如我们穿鞋袜，穿的时候是先穿袜后穿鞋，而脱的时候却是先脱鞋后脱袜；穿衣服也是如此。

而栈就是线性表中先进后出中特殊的一种。

二、新科讲授1.栈的逻辑结构栈：限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。

空栈：不含任何数据元素的栈。

允许插入和删除的一端称为栈顶，另一端称为栈底。

（在PPT中做一个动态的栈给大家演示哪个是栈顶哪个是栈底）2.栈的分类：顺序栈和链栈3.顺序栈（1）顺序栈的定义：栈的顺序存储结构称为顺序栈（2）存储结构的描述：#define Maxsize 100/*设顺序栈的最大长度为100，可依实现情况而修改*/typedef int datatype;typedef struct{datatype data[Maxsize];/*定义一个DataType类型的数组*/int top；/*栈顶指针*/}SeqStack；/*顺序栈类型定义*/顺序栈的基本操作InitStack(&S)：初始化，构造一个空栈SClearStack(S)：栈S已经存在，清除栈S中的所有元素将S置成空栈。

Push(S, x) ：在S的顶部插入(亦称压入)元素x；若S栈未满，将x插入栈顶位置，若栈已满，则返回FALSE，表示操作失败，否则返回TRUE。

（入栈操作) Pop(S) ：删除S的栈顶元素并返回其值（出栈操作）（主要讲入栈和出栈，在PPT中动画演示着边看边板书入栈和出栈的代码）顺序栈的实现——入栈void Push (SeqStack S, T x){if (top==MAXSIZE-1) printf( “溢出”);top++;s.data[top]=x;}顺序栈的实现——出栈datatype Pop (SeqStack S ){if (top==-1) printf (“栈空”);x=S.data[top--];return x;}取栈顶元素GetTop (S)5）判空操作StackEmpty (S)4.链栈（1）链栈的定义：栈的链式存储结构称为顺序栈（2）存储结构的描述：typedef struct StackNode{DataType datastruct StackNode *next};StackNode *top;（3）链栈的基本操作(1) 初始化栈void InitStack( StackNode *top){top=NULL;}(2) 判断空栈int StackEmpty(StackNode *top){return top==NULL;}(3)取栈顶DataType GetTop(StackNode *top){if(StackEmpty(p))Cout<<“栈空”;return top–>data;}链栈的实现——入栈void Push(StackNode *top,DataType x){s=(StackNode*)malloc(sizeof(StackNode));s->data=x;s->next=top;top=s;}链栈的实现——出栈DataType Pop(StackNode *top){if(StackEmpty(top)Cout<<“栈空”;x=top->data;p=top;top=top->next;delete p;return x;}4.栈的典型题目有三个元素按a、b、c的次序依次进栈，且每个元素只允许进一次栈，则可能的出栈序列有多少种？第一种：出栈序列：c、b、a（abc都入栈后依次出栈）第二种：出栈序列：b、c、a（ab先入栈，随后b出栈、之后c入栈再出栈、最后a出栈）第三种：出栈序列：a、b、c（a入栈后出栈，b入栈后出栈、c入栈后出栈）思考下，上面问题还有没有其他的出栈方式？答：第四种：出栈序列：b、a、c（ab入栈后依次出栈、c最后入栈再出栈）第五种：出栈序列：a、c、b（a入栈再出栈、bc后入栈再出栈）三、小结1.回顾栈的特性2.栈的类型定义栈：限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。

出”。

四、栈的应用举例任何一个表达式都是由操作数、运算符和界限符组成的。

后两项统称为算符，算符集合命名为OP。

引入问题：如何用堆栈实现表达式求值？表达式求值有三种形式。

中缀表示：<操作数><运算符><操作数>前缀表示：<运算符><操作数><操作数>后缀表示：<操作数><操作数><运算符>以中缀表达式为例，进行重点讲解。

例2、用栈求解表达式21+44-3*6的值。

# 21+44-3*6#实现方法：设置一个运算符栈和一个操作数栈。

算符间的优先关系求值规则：1）先乘除,后加减；2）先括号内,后括号外；3）同类运算,从左至右。

约定：q1---栈顶的运算符q2---当前的运算符当q1=#，为开始符当q2=#，为结束符根据上述优先关系表，可见21+44-3*6#中‘-’ <‘*’，‘*’ >‘#’。

2、算法基本思想1）首先置‘#’为运算符栈的栈底元素, 操作数栈为空栈；2) 依次读入表达式中各个字符，如果判断为操作数则OPND栈，如21，44，进操作数栈；若为运算符θ2，则和OPTR的栈顶元素θ1比较优先级，θ1和θ2进行比较。

当θ1 < θ2 ，θ2 进栈；表达式21+44-3*6的算法编程实现。

[动画演示]1.5分钟结合算法演示系统，讲解用栈求解表达式21+44-3*6的算法执行过程。

[小结]2分钟栈的定义，栈的“先进后出”的特性；栈的顺序存储的实现；栈的应用。

当θ1 = θ2 ，θ1 出栈；若θ1 > θ2 ，θ1 出栈，先进行操作数求值；然后运算结果再进栈。

3、算法编程实现OperandType EvaluateExpression ( ){ InitStack(OPTR);push(OPTR,`#`);InitStack(OPND);read(w);Whi le NOT ((w=’#’)AND (GetTop(OPTR)= `#`) )[IF w NOT IN op THEN[ push(OPND,w); read(w);ELSE CASEPrecede(GetTop(OPTR),w)OF`<`:[ push(OPTR,c); read(w);]`=`: [pop(OPTR,x);if x=FUNCTION thenPUSH(OPND,x(POP(OPNE)));read(w);]`>`: [b:= pop(OPND);a:= pop(OPND);theta:= pop(OPTR);push(OPND,Operate(a,theta,b));]ENDC; ]RETURN(POP(OPND))ENDF;4、算法执行过程# 21+44-3*6#1）“#”先压入到运算符栈，即push(OPTR,`#`);OPTR OPND2）push(OPND,`21`)2）‘#’ <‘+’，push(OPTR, `+` );3）push(OPND,`44`)。

栈和队列的应用一、问题描述栈和队列是一种常见的数据结构，是两种非常重要的线性结构，也都是线性表，它们是操作受限的的线性表，有顺序栈、链式栈、链式队列和循环队列等形式。

它们广泛应用在各种软件系统中。

本题就是要用这些线性结构先完成基本的应用，如回文，逆置。

再编写一个简易的停车场管理系统，完成对车辆出入库的管理、停车时间的记录和管理费用的结算。

二、基本要求1、选择顺序栈和链队列，完成回文判断、字符串的逆置；2、选择链栈和循环队列，完成回文判断、字符串的逆置；3、运用栈和队列，完成简易停车场管理系统，要求：（1）车辆入库管理及时间记录；（2）车辆出库管理、时间的记录及管理费用的结算；（3）若停车场已满则车辆进入便车道等候。

三、测试数据1、回文判断的测试数据：abcbc@；2、字符串逆置的测试数据：abcdef；3、停车场管理系统测试数据：（1）输入A1、A2、A3实现车辆的入库及对便车道进行测试；（2）输入D1对车辆出库及管理费用结算进行测试。

四、算法思想1、（1）定义顺序栈和链队列及关于它们的基本操作，如定义栈和队列、求栈和队列的长度、入栈出栈、入队列出队列等。

方便后面函数的调用，是实现程序的基石。

（链栈和循环队列也是如此）2、（1）编写函数Palindrome_Test来实现字符串的回文判断，回文是利用了栈的反序输出原则而队列则是顺序输出这个思想来实现的。

往栈和队列输入同一组字符，再将它们一起输出，这样栈输出的字符就与原来的顺序相反了，而队列输出的字符与原来的顺序仍然是一样的，这样比较它们输出的字符是否相等就可以判断是否是回文了。

是则输出1，不是则输出。

(2)编写函数nzhi来实现一段字符串的逆置。

逆置是通过栈的反序输出来实现的。

通过它将队列的一组字符串进行逆置。

将队列的字符串顺序入栈然后出栈。

这样得到的字符串与原来的字符串就逆置过来了。

3、（1）定义车节点的类型及栈和队列的相关操作。

（2）用栈的操作编写一个停车场，队列的操作编写一个便车道。

对于使用堆栈的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解堆栈的基本概念，掌握堆栈的特点及分类；2. 学生能描述堆栈在计算机科学中的应用，了解其作用；3. 学生掌握堆栈的基本操作，包括入栈、出栈、查看栈顶元素等；4. 学生了解堆栈在解决实际问题中的优势，如递归、后缀表达式等。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，编写简单的堆栈程序；2. 学生能够分析实际问题时，运用堆栈思维解决问题；3. 学生能够通过调试堆栈程序，发现并解决常见问题；4. 学生能够运用堆栈知识，进行简单的算法优化。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习堆栈，培养对计算机科学的兴趣，提高学习积极性；2. 学生在解决问题时，培养逻辑思维能力和团队合作意识；3. 学生在学习过程中，树立正确的价值观，认识到堆栈在科技发展中的重要性；4. 学生通过堆栈知识的学习，增强自信心，勇于面对挑战。

本课程设计旨在帮助学生掌握堆栈知识，提高编程能力，培养逻辑思维和团队协作能力，同时激发学生对计算机科学的兴趣，使其在学习过程中形成正确的价值观。

课程目标具体、可衡量，便于教师进行教学设计和评估。

针对学生的年级特点，课程注重理论与实践相结合，以实际案例为主线，引导学生主动探索，培养其解决问题的能力。

二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，结合教材章节，组织如下：1. 堆栈基本概念：介绍堆栈的定义、特点、分类及应用场景；- 教材章节：第二章第三节；- 内容列举：堆栈的定义、堆栈的抽象数据类型、堆栈的存储结构。

2. 堆栈操作：讲解堆栈的基本操作，如入栈、出栈、查看栈顶元素等；- 教材章节：第二章第四节；- 内容列举：堆栈操作算法、堆栈的顺序存储实现、堆栈的链式存储实现。

3. 堆栈应用实例：分析堆栈在实际问题中的应用，如递归、后缀表达式等；- 教材章节：第二章第五节；- 内容列举：递归算法、后缀表达式求值、栈在函数调用中的应用。

4. 堆栈程序设计与调试：通过案例教学，让学生编写、调试堆栈程序；- 教材章节：第二章第六节；- 内容列举：堆栈程序设计、调试技巧、常见问题分析。

栈的应用1、表达式求值#include "stdlib.h"#include "stdio.h"#define TRUE 1#define FALSE 0#define OK 1#define ERROR 0#define INFEASIBLE -1#define OVERFLOW -2#define NULL 0#define STACK_INIT_SIZE 100#define STACKINCREMENT 10typedef int Status;/* 定义顺栈类型 */typedef char SElemType1;typedef struct{ SElemType1 *base;SElemType1 *top;int StackSize;} SqStack;/* 初始化顺栈 */Status InitStack1(SqStack *S){ (*S).base=(SElemType1 *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType1));if (!(*S).base) exit(OVERFLOW);(*S).top=(*S).base;(*S).StackSize=STACK_INIT_SIZE;return OK;}/* 清空顺栈 */void ClearStack1(SqStack *S){ (*S).top=(*S).base; }/* 判断顺栈是否为空 */Status StackEmpty1(SqStack S){ if (S.top==S.base)return TRUE;else return FALSE;}/* 求顺栈长度 */int StackLength1(SqStack S){ return S.top-S.base; }/* 取顺栈的栈顶元素(注意：形参表与课本有差别) */SElemType1 GetTop1(SqStack S){ if (S.top==S.base) return ERROR;return *(S.top-1);}/* 入顺栈 */Status Push1(SqStack *S,SElemType1 e){ if ((*S).top-(*S).base>=(*S).StackSize){(*S).base=(SElemType1*)realloc((*S).base,((*S).StackSize+STACKINCREMENT) *sizeof(SElemType1));if (!(*S).base) exit(OVERFLOW);(*S).top=(*S).base+(*S).StackSize;(*S).StackSize+=STACKINCREMENT;}*((*S).top)=e; (*S).top++;return OK;}/* 出顺栈 */Status Pop1(SqStack *S,SElemType1 *e){ if ((*S).top==(*S).base)return ERROR;(*S).top--; *e=*((*S).top);return OK;}/* 定义链栈类型 */typedef int SElemType2;typedef struct SNode{ SElemType2 data;struct SNode *next;} SNode,*SLinkStack;/* B2、初始化链栈 */Status InitStack2(SLinkStack *S){ (*S)=(SLinkStack)malloc(sizeof(SNode)); if (!(*S)) exit(OVERFLOW);(*S)->next=NULL;return OK;}/* 判断顺栈是否为空 */Status StackEmpty2(SLinkStack S){ if (!(S->next))return TRUE;elsereturn FALSE;}/* 取顺栈的栈顶元素*/SElemType2 GetTop2(SLinkStack S){ if (StackEmpty2(S))return ERROR;return S->next->data;}/* 入链栈 */Status Push2(SLinkStack *S, SElemType2 e) { SLinkStack p;p=(SLinkStack)malloc(sizeof(SNode));if (!p) exit(OVERFLOW);p->data=e;p->next=(*S)->next;(*S)->next=p;return OK;}/* 出链栈 */Status Pop2(SLinkStack *S, SElemType2 *e) { SLinkStack p;if (!(*S)->next) return(ERROR);*e=(*S)->next->data;p=(*S)->next;(*S)->next=p->next;free(p);return OK;}int biao[7][7]={'>', '>', '<', '<', '<', '>', '>','>', '>', '<', '<', '<', '>', '>','>', '>', '>', '>', '<', '>', '>','>', '>', '>', '>', '<', '>', '>','<', '<', '<', '<', '<', '=', ' ','>', '>', '>', '>', ' ', '>', '>','<', '<', '<', '<', '<', ' ', '='};char op[7]={'+','-','*','/','(',')','#'};/*判断运算符号的优先级*/char Precede(char c1,char c2){ int i,j,k;for(k=0;k<7;k++){if(c1==op[k]) i=k;if(c2==op[k]) j=k;}return(biao[i][j]);//用上面运算优先关系表判断运算符号的优先关系}/*判断元素是不是运算符号*/int In(char c,char *p)//判断是不是运算符号{ int i=0;while(i<7)if(c==p[i++])return 1;return 0;}/*计算运算式子*/char Operate(int a,char theta,int b)//计算运算式{ switch(theta){case '+': return a+b;case '-': return a-b;case '*': return a*b;case '/': return a/b;}}/*计算表达式求值*/int EvaluateExpression(){ int a,b,y,flag;char c,x,theta;SqStack OPTR; SLinkStack OPND;InitStack1(&OPTR);Push1(&OPTR,'#');InitStack2(&OPND);c=getchar(); flag=0;while(c!='#'||GetTop1(OPTR)!='#'){if(!In(c,op)) //不是运算符进栈{ if (flag==0){ Push2(&OPND,c-'0'); flag=1;}else{ Pop2(&OPND,&y);y=y*10+c-'0';Push2(&OPND,y);}c=getchar();}else{flag=0;switch(Precede(GetTop1(OPTR),c)){ case '<': //脱括号并接收下一字符 Push1(&OPTR,c); c=getchar(); break;case '=':Pop1(&OPTR,&x); c=getchar(); break;case '>': //退栈并将运算结构入栈Pop1(&OPTR,&theta);Pop2(&OPND,&b); Pop2(&OPND,&a);Push2(&OPND,Operate(a,theta,b));break;}}}return GetTop2(OPND);}void main(){ printf("\nResult=%d\n",EvaluateExpression()); }2、车厢调度顺序存储结构：#include "stdlib.h"#include "stdio.h"#define N 100/* 定义顺序栈类型 */typedef int ElemType;typedef struct{ ElemType *base;ElemType *top; } SqStack;/* 初始化顺序栈 */void InitStack(SqStack *S){ S->base=(ElemType *)malloc(N*sizeof(ElemType)); if (!S->base) exit(0);S->top=S->base; }/* 销毁顺序栈 */void DestroyStack(SqStack *S){ free(S->base); }/* 清空顺序栈 */void ClearStack(SqStack *S){ S->top=S->base; }/* 判断顺序栈是否为空 */int StackEmpty(SqStack S){ if (S.top==S.base)return 1;else return 0; }/* 求顺序栈长度,即元素个数. */int StackLength(SqStack S){ return S.top-S.base; }/* 取顺序栈的栈顶元素 */void GetTop(SqStack S, ElemType *e){ if (S.top>S.base) *e=*(S.top-1); }/* 元素压入顺序栈 */void Push(SqStack *S,ElemType e){ if (S->top-S->base<N){ *(S->top)=e; S->top++;}elseprintf("\n栈满"); }/* 元素弹出顺序栈 */void Pop(SqStack *S,ElemType *e){ if (S->top>S->base)S->top--;*e=*(S->top); }/* 遍历顺序栈并输出: 栈底向栈顶方向输出 */void StackTraverse(SqStack S){ printf("\nStack:");while (S.base<S.top){ printf("\t%d",*(S.base));S.base++; }}/*车厢调度*/void search(SqStack s1,SqStack s2,SqStack s3,int a){ int x;if(!StackEmpty(s1)){ Pop(&s1,&x); //利用递归将栈s1元素入s2排序 Push(&s2,x);search(s1,s2,s3,a);Pop(&s2,&x); //递归至s2排序完，s1中无元素将s2中入s1 Push(&s1,x);}if(!StackEmpty(s2)){ Pop(&s2,&x);Push(&s3,x);search(s1,s2,s3,a);Pop(&s3,&x);Push(&s2,x);}if( StackLength(s3)==a)StackTraverse(s3);}main(){ int n,i;SqStack s1,s2,s3;InitStack(&s1);InitStack(&s2);InitStack(&s3);printf("请输车厢长度n：");scanf("%d",&n);for(i=n;i>=1;i--)Push(&s1,i);printf("车厢输出序列为：");search(s1,s2,s3,n);system("pause") ;}链式存储结构：#include "stdlib.h"#include "stdio.h"#define NULL 0/* 定义链栈类型 */typedef int ElemType;typedef struct SNode{ ElemType data;struct SNode *next;} SNode, *LinkStack;/* 初始化链栈(没有头结点) */void InitStack(LinkStack *top){ *top=NULL; }/* 销毁链栈 */void DestroyStack(LinkStack *top){ LinkStack p;while(*top!=NULL){ p=*top;*top=(*top)->next;free(p); }}/* 清空链栈 */void ClearStack(LinkStack *top){ LinkStack p;while(*top!=NULL){ p=*top;*top=(*top)->next;free(p); }}/* 判断顺栈是否为空 */int StackEmpty(LinkStack top){ if (top==NULL)return 1;elsereturn 0; }/* 求链栈长度 */int StackLength(LinkStack top){ LinkStack p; int n=0;p=top;while (p!=NULL){ n++; p=p->next; }return n;}/* 取链栈栈顶元素 */void GetTop(LinkStack top, ElemType *e) { if (top!=NULL)*e=top->data; }/* 入链栈 */void Push(LinkStack *top, ElemType e){ LinkStack new;new=(LinkStack)malloc(sizeof(SNode));new->data=e;new->next=*top; *top=new; }/* 出链栈 */void Pop(LinkStack *top, ElemType *e){ LinkStack p;if (*top!=NULL){ *e=(*top)->data;p=*top; (*top)=p->next;free(p); }}/* 遍历链栈并输出: 栈顶向栈底方向输出 */void StackTraverse(LinkStack top){ LinkStack p;printf("\nStack:");p=top;while (p){ printf("\t%d",p->data);p=p->next; }}/*车厢调度*/void search(LinkStack s1,LinkStack s2,LinkStack s3,int a) { int x;if(!StackEmpty(s1)){ Pop(&s1,&x);Push(&s2,x);search(s1,s2,s3,a);Pop(&s2,&x);Push(&s1,x);}if(!StackEmpty(s2)){ Pop(&s2,&x);Push(&s3,x);search(s1,s2,s3,a);Pop(&s3,&x);Push(&s2,x);}if( StackLength(s3)==a)StackTraverse(s3);}main(){ int n,i;LinkStack s1,s2,s3;InitStack(&s1);InitStack(&s2);InitStack(&s3);printf("请输车厢长度n：");scanf("%d",&n);for(i=n;i>=1;i--)Push(&s1,i);printf("车厢输出序列为：");search(s1,s2,s3,n);system("pause") ;}测试情况1、表达式求值：2、车厢调度：顺序栈与链式栈的测试结果相同。

数据结构课程中栈和队列实验教学方案设计嘿，同学们！今天咱们要来聊聊如何在数据结构课程中设计一个关于栈和队列的实验教学方案。

相信我，这会是一个非常有趣和实用的过程，让我们一起动手打造一个既好玩又有料的实验方案吧！一、教学目标咱们得明确教学目标。

在这个实验中，我们希望学生们能够：1.理解栈和队列的概念及特点。

2.掌握栈和队列的常见操作。

3.学会使用栈和队列解决实际问题。

二、教学内容1.栈的概念、特点及应用场景。

2.队列的概念、特点及应用场景。

3.栈和队列的常见操作，如初始化、入栈、出栈、入队、出队等。

4.栈和队列的存储结构及其实现。

三、实验设计1.实验名称：数据结构课程中栈和队列实验教学。

2.实验时间：2课时。

3.实验环境：计算机实验室。

4.实验内容：（1）导入：通过讲解栈和队列的概念、特点及应用场景，让学生对这两种数据结构有一个初步的认识。

（2）栈的实验：a.实现一个栈的初始化、入栈、出栈操作。

b.实现一个逆序输出字符串的算法，使用栈来实现。

c.实现一个判断括号是否匹配的算法，使用栈来实现。

（3）队列的实验：a.实现一个队列的初始化、入队、出队操作。

b.实现一个循环队列，并演示其工作原理。

c.实现一个计算表达式值（包括加减乘除）的算法，使用栈和队列实现。

5.实验步骤：（1）讲解实验内容和要求。

（2）分组讨论，每组选择一个实验内容进行深入研究。

（3）编写代码实现实验功能。

（4）调试代码，确保实验功能正确。

四、实验评价1.代码的正确性：是否实现了实验要求的功能。

2.代码的可读性：代码结构是否清晰，注释是否完整。

3.实验报告的完整性：报告是否包含了实验原理、实验步骤、实验结果分析等内容。

4.实验过程中的参与程度：学生是否积极参与讨论，主动寻求解决问题。

五、实验拓展1.实现一个栈和队列的综合应用案例，如模拟一个停车场管理系统。

2.学习使用其他编程语言实现栈和队列，如Python、Java等。

3.探索栈和队列在计算机科学领域的其他应用，如算法设计、操作系统等。

顺序栈的操作课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解顺序栈的基本概念，掌握其存储结构特点；2. 学生能掌握顺序栈的基本操作，包括入栈、出栈、查看栈顶元素等；3. 学生能了解顺序栈在实际应用场景中的使用方法。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，独立编写顺序栈的基本操作函数；2. 学生能通过顺序栈解决实际问题，如括号匹配、逆波兰表达式求值等；3. 学生能分析顺序栈操作的时间复杂度和空间复杂度。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习顺序栈，培养对数据结构的好奇心和求知欲；2. 学生在学习过程中，养成团队协作、共同解决问题的良好习惯；3. 学生能认识到顺序栈在实际应用中的重要性，增强对计算机科学的热爱。

分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 本课程为计算机科学与技术专业的高职二年级学生设计，旨在让学生掌握顺序栈的基本知识和操作方法；2. 学生已具备一定的编程基础和线性表知识，但可能对栈结构的应用场景了解不多；3. 教学要求注重理论与实践相结合，以培养学生的实际操作能力和解决实际问题的能力。

二、教学内容1. 顺序栈的基本概念与存储结构- 栈的定义与特点- 顺序栈的存储结构设计2. 顺序栈的基本操作- 入栈操作- 出栈操作- 查看栈顶元素- 判栈空与判栈满3. 顺序栈的应用场景- 括号匹配问题- 逆波兰表达式求值- 简单计算器实现4. 顺序栈的时间复杂度与空间复杂度分析- 各个操作的时间复杂度分析- 顺序栈的空间复杂度分析5. 实践环节- 编写顺序栈的基本操作函数- 实现顺序栈应用场景的案例- 分析并优化顺序栈操作的性能教学内容安排与进度：第一课时：顺序栈的基本概念与存储结构第二课时：顺序栈的基本操作及实现第三课时：顺序栈应用场景及案例实现第四课时：顺序栈的时间复杂度与空间复杂度分析第五课时：实践环节，编写代码并优化教材章节关联：本教学内容与《数据结构》教材中第四章“栈与队列”相关，主要涉及顺序栈的原理、操作与应用实例。

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。

数据结构栈说课稿一、教学目标1. 理解栈的定义及其特点；2. 掌握栈的基本操作，如入栈、出栈等；3. 能够应用栈解决实际问题。

二、教学重难点1. 栈的定义及其特点；2. 栈的基本操作；3. 栈的应用。

三、教学内容1. 栈的定义及其特点（1）什么是栈？栈是一种线性数据结构，具有后进先出（LIFO）的特点。

它可以看作是一个只能在表尾进行插入和删除操作的线性表。

（2）栈的特点① 只能在表尾进行插入和删除操作；② 后进先出，即最后一个插入的元素最先被删除；③ 栈顶指针指向当前栈顶元素。

2. 栈的基本操作（1）初始化对于一个空栈，在使用之前需要进行初始化。

初始化时需要为栈分配一定大小的内存空间，并将栈顶指针指向-1，表示当前没有任何元素。

（2）入栈当有新元素要加入到栈中时，需要将该元素放置在当前栈顶位置，并将栈顶指针加一。

（3）出栈当需要删除一个元素时，需要先判断是否为空栈。

如果不为空，则将栈顶元素删除，并将栈顶指针减一。

（4）取栈顶元素取栈顶元素时，只需要返回当前栈顶指针所指向的元素即可。

（5）判断是否为空当栈中没有任何元素时，称之为空栈。

判断是否为空时，只需要判断当前栈顶指针是否为-1即可。

3. 栈的应用（1）表达式求值在计算机中，表达式求值是一项非常重要的任务。

其中，中缀表达式最为常见，但是其计算过程较为复杂。

而后缀表达式则可以直接利用栈进行求解，因此被广泛应用于计算机编程中。

（2）括号匹配在编写程序时，括号匹配是一个非常常见的问题。

利用栈可以很方便地解决这个问题。

当遇到左括号时，将其入栈；当遇到右括号时，则需要判断与当前栈顶元素是否匹配。

（3）迷宫问题迷宫问题是一个经典的搜索问题。

在搜索过程中，需要记录已经访问过的节点信息，并且需要按照一定规则进行回溯。

这个过程可以利用栈来实现。

四、教学方法1. 讲授法：通过讲解理论知识，向学生介绍栈的定义及其特点、基本操作和应用场景。

2. 演示法：通过演示栈的基本操作，让学生对栈有直观的了解。

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。

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。

课程设计之利用栈求值一、教学目标本节课的学习目标为：知识目标：学生需要掌握栈的基本概念，了解栈的性质和用途，理解栈的操作原理。

技能目标：学生能够运用栈解决基本的计算问题，例如逆波兰表达式的求值。

情感态度价值观目标：通过解决实际问题，激发学生对计算机科学的兴趣，培养学生的逻辑思维能力和创新精神。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括：1.栈的定义和性质：介绍栈的基本概念，解释栈的先进后出（FILO）特性。

2.栈的操作：讲解栈的压入（push）和弹出（pop）操作，以及栈的遍历。

3.逆波兰表达式：介绍逆波兰表达式的概念，解释其与栈的关系。

4.利用栈求值：引导学生运用栈来求解逆波兰表达式，培养学生的实际操作能力。

三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解栈的基本概念、性质和操作。

2.案例分析法：通过分析具体的逆波兰表达式求值实例，引导学生掌握利用栈解决问题的一般方法。

3.实验法：安排课堂练习，让学生亲自动手操作，验证所学知识。

4.讨论法：学生进行小组讨论，分享学习心得，互相解答疑问。

四、教学资源为了支持教学内容的传授和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：提供相关章节，为学生提供理论知识的学习依据。

2.多媒体资料：制作课件，以图文并茂的形式展示栈的概念和操作。

3.实验设备：提供计算机及相关设备，让学生进行课堂练习。

4.在线资源：推荐相关的学习和论坛，方便学生课后自主学习和交流。

五、教学评估本节课的评估方式包括：1.平时表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习态度和理解程度。

2.作业：布置相关的练习题，评估学生对栈知识掌握的情况。

3.考试：安排一次课堂小测，测试学生对逆波兰表达式求值的掌握程度。

评估方式应客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。

通过评估，教师可以了解学生的学习情况，及时进行教学调整。

六、教学安排本节课的教学安排如下：1.进度：按照教材的章节顺序，逐步讲解栈的知识点和逆波兰表达式的求值方法。

第5讲栈的应用栈的应用举例栈结构所具有的“后进先出”特性，使得栈成为程序设计中的有用工具。

本节将讨论栈应用的两个典型例子。

1．括号匹配问题假设表达式中包含三种括号：圆括号、方括号和花括号，它们可互相嵌套，如( [ { } ] ( [ ] ) )或( { ( [ ] [ ( ) ] ) } )等均为正确的格式，而{ [ ] } ) }或{ [ ( ) ]或( [ ] }均为不正确的格式。

在检验算法中可设置一个栈，每读入一个括号，若是左括号，则直接入栈，等待相匹配的同类右括号；若读入的是右括号，且与当前栈顶的左括号同类型，则二者匹配，将栈顶的左括号出栈，否则属于不合法的情况。

另外，如果输入序列已读尽，而栈中仍有等待匹配的左括号，或者读入了一个右括号，而栈中已无等待匹配的左括号，均属不合法的情况。

当输入序列和栈同时变为空时，说明所有括号完全匹配。

括号匹配算法void BracketMatch(char *str)/* str[]中为输入的字符串，利用堆栈技术来检查该字符串中的括号是否匹配*/{Stack S; int i; char ch;InitStack(&S);For(i=0; str[i]!=’\0’; i++) /*对字符串中的字符逐一扫描*/{switch(str[i]){case ‘(‘:case ‘[‘:case ‘{‘:Push(&S,str[i]);break;case ‘)’:case ‘]’:case ‘}’:if(IsEmpty(&S)){ printf("\n右括号多余!"); return;}else{GetTop (&S,&ch);if(Match(ch,str[i])) /*用Match判断两个括号是否匹配*/Pop(&S,&ch); /*已匹配的左括号出栈*/else{ printf("\n对应的左右括号不同类!"); return;}}}/*switch*/}/*for*/if(IsEmpty(&S))printf("\n 括号匹配!");elseprintf("\n 左括号多余!");}2． 表达式求值表达式求值是高级语言编译的一个基本问题，是栈的典型应用实例。