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栈与队列 ppt课件

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ch3栈和队列课件PPT

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04 栈和队列的比较与选择
栈和队列的区别
01 02
操作方向
栈是后进先出（LIFO）的数据结构，只允许在固定的一端进行插入和删 除操作；而队列是先进先出（FIFO）的数据结构，允许在两端进行插入 和删除操作。
限制性
栈的操作是有记忆性的，只能按照后进先出的顺序进行操作，而队列没 有这种限制。
03
应用场景
链表实现栈
链表实现栈的原理
使用链表来存储栈中的元 素，通过指针来访问和操 作栈顶元素。
链表实现栈的优点
插入和删除操作效率高， 不需要移动大量元素。
链表实现栈的缺点
空间利用率较低，因为链 表中的节点通常会有一些 额外的空间开销。
栈的常见操作
push：将一个元素压入栈顶。
pop：删除栈顶元素并返回 其值。
数据流处理：在数据流处理中，使用 队列来缓冲数据，以便按顺序处理数 据。
02 栈的实现方式
数组实现栈
01
02
03
数组实现栈的原理
使用数组来存储栈中的元 素，通过索引来访问和操 作栈顶元素。
数组实现栈的优点
空间利用率高，因为数组 的大小是固定的，不会造 成空间的浪费。
数组实现栈的缺点
在某些情况下，插入和删 除操作可能需要移动大量 元素，效率较低。
02
01
03
peek/top：返回栈顶元素的 值，但不删除它。
isEmpty：判断栈是否为空。
04
05
size/length：返回栈中元素 的数量。
03 队列的实现方式
数组实现队列
总结词
数组实现队列时，队列的头部和尾部操作都能够在常数时间内完成，但队列的 长度固定，无法动态扩展。

《数据结构栈和队列》课件

《数据结构栈和队列》课件
在操作系统中，任务按照 优先级顺序进入队列，系 统按照队列的先进先出原 则进行任务调度。
网络通信
在网络通信中，数据包按 照到达顺序进入队列，等 待处理。
打印任务管理
打印任务按照到达顺序进 入队列，等待打印机的空 闲时间进行处理。
05
栈与队列的比较
结构比较
栈和队列是两种不同的数据结构，它们在结构上有明显的区 别。
课程目标
掌握栈和队列的基本 概念、原理和应用场 景；
能够运用栈和队列解 决实际问题和算法设 计。
理解栈和队列在解决 实际问题中的作用和 优势；
02
数据结构概述
数据结构定义
数据结构定义
数据结构是数据元素之间相互关系和数据元素属性的 抽象表示。
数据结构组成
数据元素、数据元素之间的关系和数据元素的属性。
表达式求值：例如，括号内的运算优先级高于括号外的运算，可以使用栈来保存括 号和运算符，以便正确地计算表达式的值。
深度优先搜索（DFS）：在图的遍历中，可以使用栈来保存待访问的节点，实现深 度优先搜索。
04
队列（Queue）
队列的定义
01
队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，用于存储元素的集 合。
07
总结与展望
本章总结
栈和队列是两种常见的数据结构，具有特定的操作规则和特性。
通过学习栈和队列，我们掌握了先进先出（FIFO）和后进先出（LIFO）的 原理，以及如何在程序中实现这些数据结构。
本章还介绍了栈和队列在实际问题中的应用，如括号匹配、表达式求值等 。
数据结构的发展趋势与未来展望
01
随着计算机技术的不断发展，数据结构也在不断演进
02
队列中的元素遵循先入队后出队的规则，即最早进入队列的元

栈及队列.ppt

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二、栈的应用举例
★若读出的运算符的优先级不大于运算符栈栈顶 运算符的优先级，则从操作数栈连续推出两个操 作数，并从运算符栈推出一个运算符，然后作相 应的运算，并将运算结果压入操作数栈。在这种 情况下，当前读出的运算符下次重新考虑（即不 再读下一个符号）。
分析：表达式2+3*4-9/3;的计算过程
二、栈的应用举例
出栈时，在栈非空时，先将栈顶元素赋给指定的变 量，再将栈顶指针退一。
void pop(Stack &S, int &e) {
if(S.top==0) { cout<<"空栈";return; } e=S.data[S.top-1]; --S.top; return; }
2．栈的顺序存储及其实现
(4) 读栈顶元素：将栈顶元素赋给一个指定的变量
2 递归的实现
从递归的基本思想可以看出，计算机 执行递归过程时，需要记忆各步的状 态，以便问题的返回。这可以用栈来 实现。
a[4]={2,3,7,5} max(a,m,n) { if(m!=n)
{x=max(a,m,(m+n)/2); 2 7 y=max(a,(m+n)/2+1,n); 3 5
return x>y?x:y;} x=3 7 y=7
Struct LQueue{ node *front; node *rear;
} LQueue *LQ;
四、队列
链队的说明如下
★队头指针为LQfront,队尾指针为LQrear, 对头元素的引用为LQfrontdata,对尾元素的引用 为LQreardata. ★初始化时，设置LQfront=LQrear=NULL.
Q(1:6)

数据结构栈和队列ppt课件

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栈的运用 例3.1 将一个十进制正整数N转换成r进制的数
N 〕
1835
229
28
3
N / 8 〔整除〕 N % 8〔求余
229
3
低
28
5
3
4
0
3
高
❖例3.2 算术表达式中括号匹配的检查
❖用栈来实现括号匹配检查的原那么是，对表达式从左 到右扫描。
❖〔1〕当遇到左括号时，左括号入栈；
❖〔2〕当遇到右括号时，首先检查栈能否空，假设栈 空，那么阐明该“右括弧〞多余；否那么比较栈顶左 括号能否与当前右括号匹配，假设匹配，将栈顶左括 号出栈，继续操作；否那么，阐明不匹配，停顿操作 。
❖在顺序栈上实现五种根本运算的C函数 ❖〔3〕入栈 ❖int push (SeqStack *s, DataType x) ❖{ if (s->top==MAXSIZE-1) /*栈满不能入栈*/ ❖{ printf("overflow"); ❖return 0; ❖} ❖ s->top++; ❖ s->data[s->top]=x; ❖ return 1; ❖}
链队列及运算的实现
采用链接方法存储的队列称为链队列〔Linked Queue〕
采用带头结点的单链表来实现链队列，链队列中 的t结ype点de类f st型ruc与t N单od链e 表一样。将头指针front和尾指针 re{arD封at装aTy在pe一da个ta;构造体中，链队列用C言语描画如 下：struct Node *next;
❖只设了一个尾指针r ❖头结点的指针，即r->next ❖队头元素的指针为r->next->next ❖队空的断定条件是r->next==r

chap3 栈和队列.ppt

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例如：写一函数求n!
float fac ( int n) {
float f; if(n<0) printf(“n<0,data error!\n”); else if(n= =0||n= =1) f=1; else f=fac(n-1)* n ; return f; }
以求4的阶乘为例：
fac(4)=4*fac(3)
Void mapcolor(int R[][],int n,int s[])
{
(7)
s[1]=1; // 1号区域染1色
I=2; J=1; // I为区域号，J为染色号
while ( I<=n)
(2)
{ while(( J<=4)&&(I<=n))
(6)
{ k=1; // k表示已经着色的区域号
while(( K<I)&&(s[K]R[I,K]!=J)) K=K+1; // 若不相邻，或若相邻且不重色，对下一个区域判断。
第三章 栈和队列
栈和队列是两种特殊的线性表，它们是运算时要 受到某些限制的线性表，故也称为限定性的数据 结构。
3.1 栈
3.1.1栈的定义
栈：限定只能在表的一端进行插入和删除的特殊的线性表
设栈s=（a1，a2，. . . ,ai，. . . ，an），
其中a1是栈底元素， an是栈顶元素。
进栈 出栈
0 a1
}
出栈算法：
int pop(int s[ ], int *ptop, int *py) {
int top;
栈s
top=*ptop;
if(top= =0)
通过指针变量py
带回出栈元素

《栈和队列梁》课件

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对比分析
总结词
各有优缺点
详细描述
数组实现和链表实现各有优缺点。数组实现具有简单直观的优点，但在实际应用中可能会受到数组大 小限制的影响。链表实现更加灵活，但需要注意指针操作和内存管ห้องสมุดไป่ตู้问题。具体选择哪种实现方式需 要根据实际需求和应用场景来决定。
05
栈和队列的常见问题与解 决方案
栈溢出问题
栈溢出问题
当栈的大小不足以容纳新元素时 ，会发生栈溢出。这通常是由于 递归深度过深或栈空间分配不足
导致的。
解决方案
为栈分配足够的空间，避免过深的 递归，或者使用循环代替递归。
优化建议
使用动态内存分配函数（如malloc 和free）来动态调整栈的大小，以 适应不同的情况。
队列空指针问题
队列空指针问题
优化建议
栈的特性
先进后出（FILO）
栈中的元素必须遵循后进先出的原则，即最后一个进入栈的元素 将是第一个出去的元素。
插入和删除操作在栈顶进行
栈只允许在固定的一端（称为栈顶）进行插入和删除操作。
动态性
栈的大小可以根据需要进行动态调整。
栈的应用场景
后进先出（LIFO）的场景
01
如括号匹配、函数调用堆栈等，需要最后进入的元素最先出来
队列主要有入队、出队 、查看队首元素等操作
。
队列的应用场景
01
02
03
任务调度
在多任务系统中，可以使 用队列来实现任务的调度 和管理。
缓冲处理
在输入输出系统中，可以 使用队列来缓存数据，实 现数据的缓冲处理。
事件处理
在事件驱动的系统中，可 以使用队列来管理事件， 实现事件的顺序处理和并 发处理。

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获取队头元素（Front）： 返回队列头部的元素值， 但不删除该元素。
获取队尾元素（Rear）： 返回队列尾部的元素值， 但不删除该元素。
04 栈和队列的应用
栈在括号匹配中的应用
总结词
栈在括号匹配中起到关键作用，通过后进先 出的原则，可以判断括号是否匹配。
详细描述
栈在括号匹配中起到关键作用，它遵循后进 先出的原则，即最后进入的元素最先出来。 通过使用栈，我们可以有效地判断一个括号 的序列是否匹配。当遇到左括号时，将其压 入栈中；当遇到右括号时，从栈顶取出一个 元素进行匹配。如果栈为空或者取出的元素 与右括号不匹配，则说明括号序列不匹配。
返回栈顶的元素值，但不删除该元素。
判断栈是否为空（isEmpty）
判断栈是否为空，如果是空则返回true，否 则返回false。
03 队列的概念和操作
队列的定义
01
队列是一种特殊的线性表，它只允 许在表的前端（front）进行删除 操作，在表的后端（rear）进行插 入操作。
02
队列具有先进先出（FIFO）的特性， 最早进入队列的元素将最先出队。
作。
课程目标
掌握栈和队列的基本 概念、特性和操作。
能够实现栈和队列的 基本操作，并解决实 际问题。
理解栈和队列在算法 设计中的应用。
02 栈的概念和操作
栈的定义
栈是一种特殊的线性表，只允 许在表的一端进行插入和删除 操作。
栈的插入操作称为压栈，删除 操作称为弹栈。
栈具有后进先出（Last In First Out，LIFO）的特性。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
队列的性质
队列是一种线性数据结构，遵循先进 先出原则。

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栈与队列的区别
数据存储方式
栈是后进先出（Last In First Out, LIFO）的数据结构，新元素总是被添加到栈顶，移除 元素时也是从栈顶开始。而队列是先进先出（First In First Out, FIFO）的数据结构，新 元素被添加到队列的尾部，移除元素时从队列的头部开始。
操作方式
栈的主要操作有push（添加元素）和pop（移除元素），而队列的主要操作有enqueue （添加元素）和dequeue（移除元素）。
《栈和队列》ppt课件
目录
CONTENTS
• 栈的定义与特性 • 队列的定义与特性 • 栈与队列的区别与联系 • 栈和队列的实现方式 • 栈和队列的算法实现 • 总结与思考
01 栈的定义与特性
CHAPTER
栈的定义
栈是一种特殊的线性 数据结构，遵循后进 先出（LIFO）原则。
栈中的元素按照后进 先出的顺序排列，最 新加入的元素总是位 于栈顶。
02
如何实现一个队列，并 实现其基本操作（ enqueue、dequeue、 front）？
03
栈和队列在应用上有哪 些区别？请举例说明。
04
请设计一个算法，使用 栈实现括号匹配的功能 ，并给出测试用例。
谢谢
THANKS
。
队列的应用场景
任务调度
在任务调度中，可以将任 务按照优先级放入队列中 ，按照先进先出的原则进 行调度。
网络通信
在网络通信中，可以将数 据包放入队列中，按照先 进先出的原则进行发送和 接收。
事件处理
在事件处理中，可以将事 件放入队列中，按照先进 先出的原则进行处理。
03 栈与队列的区别与联系
CHAPTER
应用场景

第3章1 栈和队列 (数据结构教程PPT课件)


*x)
{ StackNode *p; if （top= =NULL） return NULL;
else { *x = top->data;
p = top; top = top->next; free (p); return top; } }
3.2 栈的应用举例
例 3.1 简单应用：数制转换问题
将十进制数N转换为r进制的数，其转换方法利用辗转相除法： 以N=3467，r=8为例转换方法如下：
N 3467 433 N / 8 （整除） N % 8（求余） 433 54 3 1 低
54
6
6
0
6
6 高
所以：（3467）10 =（6613）8
我们看到所转换的8进制数按低位到高位的顺序产生 的，而通常的输出是从高位到低位的，恰好与计算过程 相反，因此转换过程中每得到一位8进制数则进栈保存， 转换完毕后依次出栈则正好是转换结果。
基本操作算法： ⑴ 置空栈：首先建立栈空间，然后初始化栈顶指针。 SeqStack *Init_SeqStack()
{ SeqStack *s;
s=malloc(sizeof(SeqStack)); s->top= -1; return s; } ⑵ 判空栈
int Empty_SeqStack(SeqStack *s)
第3章 栈和队列
本章主要介绍以下内容：
栈的概念、存储结构及其基本操作
队列的概念、存储结构及其基本操作 栈与队列的应用举例
退出
3.1 栈
3.2 栈的应用举例 3.3 队列
3.4 队列的应用举例
3.1 栈
3.1.1 栈的定义
栈是一种特殊的线性表。其特殊性在于限定插入 和删除数据元素的操作只能在线性表的一端进行。如 下所示： a1, a2, a3, ..., an 插入和删除端

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p=Q.front->next;
e=p->data;
Q.front->next=p->next;
if(Q.rear==p) Q.rear=Q.front;
free(p);
return OK;
}
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
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; //当前已分配的存储空间，以元素为单位
} sqstack;
栈的基本操作：P46
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
x
x
y^ rear
y^ rear
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
❖构造空队列
status InitQueue(LinkQueue &Q) {
Q.front=Q.rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(Qnode));
若表达式未输入完，转1
例 计算 4+3*5
后缀表达式：435*+
top 3
top 4
4
top 5 3
7
top top
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数 据 结 构(Java语言描述)
第三章 栈与队列
第三章 栈 与 队 列
章节目录 作业布置
3.1 栈
数据结构（Java语言描述）
教学内容
结束放映
3.2 队列
3.3 栈与队列的比较
3.4 栈与队列的综合应用举例
第三章 栈 与 队 列
数据结构（Java语言描述）
章节目录 作业布置 结束放映
教学重点与难点
栈的长度? top
栈顶元素? stackElem[top-1]
3.1 栈
数据结构（Java语言描述）
3.1.3 顺序栈及其基本操作的实现
章节目录 2.顺序栈类的描述(书P71-与P33顺序表类对照学习)
作业布置 结束放映
public class SqStack implements IStack {
private Object[] stackElem;
private int top;
//构造一个容量为maxSize的空栈
public SqStack (int maxSize) { stackElem = new Object[maxSize];
} top = 0;
// 栈置空
public void clear( ) {
数据结构（Java语言描述）
章节目录
思考题：
作业布置
结束放映
设有编号为1，2，3，4的四辆 列车，顺序进一个栈式结构的站台 ，具体写出这四辆列车开出车站的 所有可能的顺序。
3.1 栈
3.1.1 栈的概念
数据结构（Java语言描述）
章节目录 作业布置 结束放映
解答：
四辆车出站的所有可能顺序为：
1）1、2、3、4； 2）1、2、4、3； 3）1、3、2、4； 4）1、3、4、2； 5）1、4、3、2；
6）2、1、3、4； 7）2、1、4、3； 8）2、3、4、1； 9）2、3、1、4 ； 10）2、4、3、1；
11）3、2、1、4； 12）3、2、4、1； 13）3、4、2、1； 14）4、3、2、1。
3.1 栈
数据结构（Java语言描述）
3.1.2 栈的抽象数据类型描述 章节目录 1.基本操作
重点：
栈、队列的特点； 栈、队列基本操作的实现算法
难点：
栈、队列的应用
第三章 栈 与 队 列
数据结构（Java语言描述）
通常称，栈和队列是限定插入和删
章节目录 除只能在表的“端点”进行的线性表。
作业布置 结束放映
线性表
Insert(i, x) 0≤i≤n Delete(i) 0≤i≤n-1
栈
Insert(n, x)
Delete(n-1)
队列
Insert(n, x)
Delete(0)
栈和队列是两种操作受限的线性表， 是两种常用的数据类型。
3.1 栈
3.1.1 栈的概念
数据结构（Java语言描述）
章节目录 作业布置
(1) 栈是仅限制在表尾进行插入和删除操作的特 殊线性表，限制操作的表尾端称为“栈顶”, 另一 端称为“栈底”
public interface IStack{
作业布置
public void clear();
结束放映
public boolean isEmpty(); public int length();
public Object peek();
public void push(Object x) throws Exception;
结束放映
} // 求栈数据元素个数函数
public int length( ) {
return top; } // 取栈顶元素的函数 public Object peek ( ) {
if (!isEmpty()) // 栈非空 return stackElem[top-1]; // 栈顶元素
else return null;
结束放映 (2) 栈是“后进先出”的线性表（LIFO）或 “先 进后出”的线性表（FILO）
进
a0 a1 a2 … an-1
出
栈底
栈顶
3.1 栈
3.1.1 栈的概念
数据结构（Java语言描述）
章节目录
如下图所示的是铁路调度站形象地表
作业布置 示栈的“后进先出”特点。
结束放映
3.1 栈
3.1.1 栈的概念
top= 0; }
} ……
3.1 栈
数据结构（Java语言描述）
2. 顺序栈类的描述(见教材P71)
…… 章节目录 public class SqStack implements IStack {
// 栈判空
作业布置
public boolean isEmpty( ) {
return top== 0;
作业布置
1）栈的置空操作： clear( )
结束放映
2）栈的判空操作： 3）求栈的长度：
isEmpty( ) length( )
4）取栈顶元素操作： peek( )
5）入栈操作： 6）出栈操作：
push( x ) pop( )
3.1 栈
Байду номын сангаас
数据结构（Java语言描述）
3.1.2 栈的抽象数据类型描述
章节目录 2.栈的抽象数据类型的Java接口描述
// 输出函数(从栈顶到栈底) public void display () {
for (int i = top - 1; i >= 0; i--) System.out.print(stackElem[i].toString() + " ");
public Object pop(); }
实现此接口的方法有两种:
顺序栈 链栈
3.1 栈
数据结构（Java语言描述）
3.1.3 顺序栈及其基本操作的实现
章节目录 1. 顺序栈
非空栈 0 1 …… n-1
作业布置
stackElem a0 a1 … … an-1
结束放映
maxSize-1
top=n
空栈 0 1 2 ……
…} …
}
3.1 栈
数据结构（Java语言描述）
2. 顺序栈类的描述(见教材P71)
…… 章节目录 public class SqStack implements IStack {
作业布置
// 入栈操作的函数 public void push( Object x) { …… }
结束放映
// 出栈操作的函数 public void pop ( ) { …… }
stackElem
……
maxSize-1
top=0
3.1 栈
数据结构（Java语言描述）
3.1.3 顺序栈及其基本操作的实现
章节目录 1. 顺序栈 0 1 …… n-1
作业布置 stackElem a0 a1 … … an-1
结束放映
思考 如下问题如何描述? 栈空条件? top==0
top=n
栈满条件? top==stackElem.length