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数据结构栈说课稿

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数据结构栈

简介

栈是一种常见的数据结构，它是一种按照后进先出（LIFO）原则工作的线性数据结构。栈可以用数组或链表实现，常用于存储需要后进先出访问的数据。在计算机科学和软件开发中，栈被广泛应用于算法实现和内存管理等领域。

栈的特点

• 后进先出：最后一个入栈的元素首先出栈，即最近进栈的元素先被访问到。

• 仅对栈顶操作：只能对栈顶元素进行操作，即入栈和出栈。

• 入栈和出栈时间复杂度都为O(1)。

栈的基本操作

初始化栈

栈的初始化操作是创建一个空栈，并指定栈的大小。可以用数组或链表来实现栈，其中数组实现的栈需要指定栈的最大容量，链表实现的栈则没有容量限制。

入栈

往栈中添加元素的操作称为入栈。在数组实现的栈中，入栈操作会将元素放入数组的栈顶位置。而在链表实现的栈中，入栈操作会在链表头部添加新的节点。

出栈

从栈中删除元素的操作称为出栈。在数组实现的栈中，出栈操作会将栈顶元素删除并返回，同时栈的大小减一。而在链表实现的栈中，出栈操作会删除链表头部的节点，并返回该节点的值。 查看栈顶元素

查看栈顶元素的操作可以让我们知道下一个将要出栈的元素是什么，而不需要实际出栈。在数组实现的栈中，可以直接访问数组的最后一个元素作为栈顶元素。而在链表实现的栈中，可以返回链表头部节点的值。

判断栈是否为空

判断栈是否为空的操作可以用来检查栈中是否还有元素。在数组实现的栈中，可以检查栈的大小是否为0来判断栈是否为空。而在链表实现的栈中，可以检查链表头部是否为null。

栈的应用领域

括号匹配

栈可以用来检查表达式中的括号是否匹配。依次遍历表达式中的每个字符，当遇到左括号时，将其入栈；当遇到右括号时，如果栈为空或栈顶元素不是与之相匹配的左括号，则括号不匹配；如果栈顶元素是与之相匹配的左括号，则出栈。最终，如果栈为空，则表达式中的括号匹配。

深度优先搜索（DFS）

在深度优先搜索的算法实现中，栈可以用来存储待访问的节点。从起始节点开始，将其入栈，并标记为已访问。然后，循环以下步骤，直到栈为空： 1. 出栈一个节点，并访问该节点。 2. 将该节点的未访问邻居节点入栈，并标记为已访问。 3.

重复步骤1和步骤2，直到栈为空。

函数调用栈

在程序的执行过程中，每个函数的调用都会在栈中创建一个栈帧。栈帧包含了函数的局部变量、参数值和返回地址等信息。当函数执行完毕后，其对应的栈帧会被弹出栈。

撤销操作

在许多编辑器和软件中，栈可以用来实现撤销操作。每个操作都会将当前的状态压入栈中，当用户选择撤销操作时，可以将栈顶元素弹出并恢复到上一个状态。 栈的复杂度分析

• 时间复杂度：入栈、出栈、查看栈顶元素和判断栈是否为空的操作的时间复杂度都为O(1)。

• 空间复杂度：空间复杂度取决于栈中元素的个数，即O(n)，其中n为栈的大小。

总结

栈是一种非常常用的数据结构，它具有后进先出的特点，可以用数组或链表实现。栈的基本操作包括初始化栈、入栈、出栈、查看栈顶元素和判断栈是否为空。栈在括号匹配、深度优先搜索、函数调用栈和撤销操作等方面有广泛的应用。栈的时间复杂度为O(1)，空间复杂度为O(n)。通过理解和熟练掌握栈的基本操作和应用场景，可以更好地解决实际问题。

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数据结构栈总结

数据结构栈总结

1

数据结构

第3章 栈与队列总结

栈 顺序栈 单链栈 循环链栈 双向链栈 双向循环链栈

数组 结构体

结构模型 #define

MAXSIZE 10

typedef struct{

SElemType

Stack[MAXSIZE];

int top;

}SeqStack; typedef struct{

SElemType *base;//在栈构造之前和销毁之后，base的值为NULL

SElemType *top;//栈顶指针

int

stacksize;//当前分配的存储空间，以元素为单位

}SqStack; typedef struct{

SElemType *base;//在栈构造之前和销毁之后，base的值为NULL

SElemType *top;//栈顶指针

int stacksize;//当前分配的存储空间，以元素为单位

}SqStack; struct CirNode

{

int data; //数据域

struct CirNode *next; //指针域

};

typedef CirNode *CirLinkList; struct DulNode

{

int data;

struct DulNode *prior;

struct DulNode *next;

};

typedef DulNode

*DulLinkList; 同双向链表 2

初始化(Init) void InitStack(SeqStack &S) //构造一个空栈S

{

S.top=-1; //top为下标

} void InitStack(SqStack &S)//构造一个空栈S

{

if(!(S.base=(SElemType

*)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType))))

exit(OVERFLOW);//存储分配失败

数据结构 栈

数据结构 栈

第一章 栈

【上机练习】

1、表达式括号匹配(stack)

【问题描述】

假设一个表达式有英文字母（小写）、运算符（+，—，*，/）和左右小（圆）括号构成，

以“@”作为表达式的结束符。请编写一个程序检查表达式中的左右圆括号是否匹配，若匹

配，则返回“YES”；否则返回“NO”。表达式长度小于255，左圆括号少于20个。

【输入文件】

输入文件stack.in包括一行数据，即表达式，

【输出文件】

输出文件stack.out包括一行，即“YES” 或“NO”。

【输入输出样例】 【样例输入1】 【样例输出1】 【样例输入2】 【样例输出2】

2*(x+y)/(1-x)@ YES (25+x)*(a*(a+b+b)@NO

2、括弧匹配检验(check)

【问题描述】

假设表达式中允许包含两种括号：圆括号和方括号，其嵌套的顺序随意，如（［ ］（））

或［（［ ］［ ］）］等为正确的匹配，［（ ］）或（［ ］（ ）或 ( ( ) ) ）均为错误的匹配。

现在的问题是，要求检验一个给定表达式中的括弧是否正确匹配？

输入一个只包含圆括号和方括号的字符串，判断字符串中的括号是否匹配，匹配就输出

“OK” ，不匹配就输出“Wrong”。输入一个字符串：［（［］［］）］，输出：OK

【输入格式】

输入仅一行字符（字符个数小于255）

【输出格式】

匹配就输出 “OK” ，不匹配就输出“Wrong”。

【输入样例】

［（］）

【输出样例】

Wrong

3、字符串匹配问题(strs)

【问题描述】

字符串中只含有括号 (),[],<>,{},判断输入的字符串中括号是否匹配。如果括号有互相包

含的形式，从内到外必须是<>,(),[],{}，例如。输入: [()] 输出:YES，而输入([])，([)]都应该

输出NO。

【输入格式】

文件的第一行为一个整数n，表示以下有多少个由括好组成的字符串。接下来的n行，

每行都是一个由括号组成的长度不超过255的字符串。

数据结构 顺序栈 链栈

数据结构 顺序栈 链栈

淮海工学院计算机科学系

实验报告书

课程名： 《数据结构》

题 目： 线性表数据结构实验

班 级： ^ ^

学 号： ^ ^

姓 名： ^ ^

评语：

成绩： 指导教师：

批阅时间： 年 月 日 《 数据结构 》实验报告

- 1 -

线性数据结构算法实现与应用报告要求

1目的与要求:

1）掌握栈与队列的数据类型描述及特点；

2）掌握栈的顺序和链式存储存表示与基本算法的实现；

3）掌握队列的链式存储表示与基本操作算法实现;

4) 掌握栈与队列在实际问题中的应用和基本编程技巧;

5）按照实验题目要求，独立完成实际程序的编写编写、调试和运行，并通过用例数据的运行过程抓获相关屏面验证程序设计的正确性；

7）认真书写实验报告，并按时提交。

2 实验内容或题目

以下题目学生根据自己的兴趣和能力可选作一道作为实验题目：

1） 根据栈数据结构，分别建立一个顺序栈和链式栈并实现其上基本操作（出栈和入栈等）；

2） 根据队列数据结构，分别建立链队列和循环队列，并完成其上的基本操作（出入队列等）；

3） 参考书上表达式求值例题，应用栈的基本操作实现带括号表达式求值运算及其进出栈模拟过程（给出程序执行过程中栈的变化过程）；

4） 阅读P83栈与递归的实现一节内容和3阶汉诺塔问题。使用栈数据结构解决3阶汉诺塔问题，编写程序并模拟栈及其汉诺塔的搬运过程（给出程序执行过程栈的变化过程与圆盘的搬动状态）。

5） 其它实际应用举例(如打印杨辉三角形)。

数据结构中栈的应用

数据结构中栈的应用

龙源期刊网

数据结构中栈的应用

作者：厉 鹏 樊 颖

来源：《电脑学习》2008年第01期

摘要：介绍了栈在数据结构中的应用。

关键词：栈 进栈 出栈 数组

中图分类号：TP311.12 文献标识码：A 文章编号：1002-2422(2008)01-0061-02

栈是数据结构中重要的线性结构，是一种特殊的线性表，只允许在表的一端进行插入或删除操作的线性表。表中允许进行插入、删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。栈项的当前位置是动态的，对栈顶当前位置的标记称为栈项指针。当栈中没有数据元素时，称为空栈。栈的插入操作称为进栈或入栈，栈的删除操作称为退栈或出栈。

栈的应用非常广泛，在日常生活中，有许多类似栈的例子，如刷洗盘子时，依次把每个洗净的盘子放到洗好的盘子上。相当于进栈；取用盘子时，从一摞盘子上一个接一个地向下拿，相当于出栈。在计算机中进行算术表达式的计算是通过栈来实现的。算术表达式的两种表示方法，即中缀表示法和后缀表示法。日常算术表达式是将操作符(+，-，*，／)放在两个操作数(数字，或代表数字的字母)之问的。假定操作数为单个英文字母，运算符只有+、-、*√(均为双目运算符，相结合)，因为操作符写在操作数的中间，所以把这种写法称为中缀表达法。

例如：(A-(B*C+D)*E)／(F+G)

这是一个中缀表达式，中缀表达式的计算比较复杂，必须遵守以下三条规则：(1)先计算括号内，后计算括号外；(2)在无括号或同层括号内，先进行乘除运算，后进行加减运算，即乘除运算的优先级高于加减运算的优先级；(3)同一优先级运算，从左向右依次进行。

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从这三条规则可以看出，在中缀表达式的计算过程中，既要考虑括号的作用，又要考虑运算符的优先级，还要考虑运算符出现的先后次序。因此，各运算符实际的运算次序往往同在表达式中出现的先后次序是不一致的，是不可预测的。那么，能否把中缀算术表达式转换成另一种形式的算术表达式，使计算简单化呢?波兰科学家卢卡谢维奇(Lukasiewicz)很早就提出了算术表达式的另一种表示，即后缀表示，也称逆波兰式。在后缀表达法中，操作符跟在两个操作数的后面，这样，A+B就成为AB+，AA3成为AB／。采用后缀表示的算术表达式被称为后缀算术表达式或后缀表达式。在后缀表达式中，不存在括号，也不存在优先级的差别，计算过程完全按照运算符出现的先后次序进行，整个计算过程仅需一遍扫描便可完成，显然比中缀表达式的计算要简单得多。