数据结构(C语言版)3 栈和队列
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数据结构实验三栈和队列的应用数据结构实验三:栈和队列的应用在计算机科学领域中,数据结构是组织和存储数据的重要方式,而栈和队列作为两种常见的数据结构,具有广泛的应用场景。
本次实验旨在深入探讨栈和队列在实际问题中的应用,加深对它们特性和操作的理解。
一、栈的应用栈是一种“后进先出”(Last In First Out,LIFO)的数据结构。
这意味着最后进入栈的元素将首先被取出。
1、表达式求值在算术表达式的求值过程中,栈发挥着重要作用。
例如,对于表达式“2 + 3 4”,我们可以通过将操作数压入栈,操作符按照优先级进行处理,实现表达式的正确求值。
当遇到数字时,将其压入操作数栈;遇到操作符时,从操作数栈中弹出相应数量的操作数进行计算,将结果压回操作数栈。
最终,操作数栈中的唯一值就是表达式的结果。
2、括号匹配在程序代码中,检查括号是否匹配是常见的任务。
可以使用栈来实现。
遍历输入的字符串,当遇到左括号时,将其压入栈;当遇到右括号时,弹出栈顶元素,如果弹出的左括号与当前右括号类型匹配,则继续,否则表示括号不匹配。
3、函数调用和递归在程序执行过程中,函数的调用和递归都依赖于栈。
当调用一个函数时,当前的执行环境(包括局部变量、返回地址等)被压入栈中。
当函数返回时,从栈中弹出之前保存的环境,继续之前的执行。
递归函数的执行也是通过栈来实现的,每次递归调用都会在栈中保存当前的状态,直到递归结束,依次从栈中恢复状态。
二、队列的应用队列是一种“先进先出”(First In First Out,FIFO)的数据结构。
1、排队系统在现实生活中的各种排队场景,如银行排队、餐厅叫号等,可以用队列来模拟。
新到达的顾客加入队列尾部,服务完成的顾客从队列头部离开。
通过这种方式,保证了先来的顾客先得到服务,体现了公平性。
2、广度优先搜索在图的遍历算法中,广度优先搜索(BreadthFirst Search,BFS)常使用队列。
从起始节点开始,将其放入队列。
head 第3章 栈和队列 自测卷答案 姓名 班级一、填空题〔每空1分,共15分〕1. 【李春葆】向量、栈和队列都是 线性 构造,可以在向量的 任何 位置插入和删除元素;对于栈只能在 栈顶 插入和删除元素;对于队列只能在 队尾 插入和 队首 删除元素。
2. 栈是一种特殊的线性表,允许插入和删除运算的一端称为 栈顶 。
不允许插入和删除运算的一端称为 栈底 。
3. 队列 是被限定为只能在表的一端进展插入运算,在表的另一端进展删除运算的线性表。
4. 在一个循环队列中,队首指针指向队首元素的 前一个 位置。
5. 在具有n 个单元的循环队列中,队满时共有 n-1 个元素。
6. 向栈中压入元素的操作是先 挪动栈顶指针 ,后 存入元素 。
7. 从循环队列中删除一个元素时,其操作是 先 挪动队首指针 ,后 取出元素 。
8. 〖00年统考题〗带表头结点的空循环双向链表的长度等于 0 。
解:二、判断正误〔判断以下概念的正确性,并作出简要的说明。
〕〔每题1分,共10分〕 〔 × 〕1. 线性表的每个结点只能是一个简单类型,而链表的每个结点可以是一个复杂类型。
错,线性表是逻辑构造概念,可以顺序存储或链式存储,与元素数据类型无关。
〔 × 〕2. 在表构造中最常用的是线性表,栈和队列不太常用。
错,不一定吧?调用子程序或函数常用,CPU 中也用队列。
〔 √ 〕3. 栈是一种对所有插入、删除操作限于在表的一端进展的线性表,是一种后进先出型构造。
〔 √ 〕4. 对于不同的使用者,一个表构造既可以是栈,也可以是队列,也可以是线性表。
正确,都是线性逻辑构造,栈和队列其实是特殊的线性表,对运算的定义略有不同而已。
〔 × 〕5. 栈和链表是两种不同的数据构造。
错,栈是逻辑构造的概念,是特殊殊线性表,而链表是存储构造概念,二者不是同类项。
〔 × 〕6. 栈和队列是一种非线性数据构造。
错,他们都是线性逻辑构造,栈和队列其实是特殊的线性表,对运算的定义略有不同而已。
数据结构(c语言版)第三版习题解答数据结构(C语言版)第三版习题解答1. 栈(Stack)1.1 栈的基本操作栈是一种具有特定限制的线性表,它只允许在表的一端进行插入和删除操作。
栈的基本操作有:(1)初始化栈(2)判断栈是否为空(3)将元素入栈(4)将栈顶元素出栈(5)获取栈顶元素但不出栈1.2 栈的实现栈可以使用数组或链表来实现。
以数组为例,声明一个栈结构如下:```c#define MAX_SIZE 100typedef struct {int data[MAX_SIZE]; // 存储栈中的元素int top; // 栈顶指针} Stack;```1.3 栈的应用栈在计算机科学中有广泛的应用,例如计算表达式的值、实现函数调用等。
下面是一些常见的栈应用:(1)括号匹配:使用栈可以检查一个表达式中的括号是否匹配。
(2)中缀表达式转后缀表达式:栈可以帮助我们将中缀表达式转换为后缀表达式,便于计算。
(3)计算后缀表达式:使用栈可以方便地计算后缀表达式的值。
2. 队列(Queue)2.1 队列的基本操作队列是一种按照先进先出(FIFO)原则的线性表,常用的操作有:(1)初始化队列(2)判断队列是否为空(3)将元素入队(4)将队头元素出队(5)获取队头元素但不出队2.2 队列的实现队列的实现一般有循环数组和链表两种方式。
以循环数组为例,声明一个队列结构如下:```c#define MAX_SIZE 100typedef struct {int data[MAX_SIZE]; // 存储队列中的元素int front; // 队头指针int rear; // 队尾指针} Queue;```2.3 队列的应用队列在计算机科学中也有广泛的应用,例如多线程任务调度、缓存管理等。
下面是一些常见的队列应用:(1)广度优先搜索:使用队列可以方便地实现广度优先搜索算法,用于解决图和树的遍历问题。
(2)生产者-消费者模型:队列可以用于实现生产者和消费者之间的数据传输,提高系统的并发性能。