3数据结构教案 - 栈和队列

xxxx学院教案首页xxxx学院教案附页第一学时（栈的定义、常用操作与顺序存储的实现）一、情景导入（1）引出栈的概念由线性表引出栈：栈是线性表的一种，只是在操作上，与线性表有所差别。

如果没有道具，借用课本，粉笔盒或学生自主进行展示。

（2）进入主题，讲解栈的特点与线性表进行类比，栈与基础线性表的差别，在于它的操作受限、取数的方式不如线性表自由。

可以结合图3-1中的图示，引导学生回想存取碗时的具体操作，帮助学生领悟栈的特点。

图3-1 一摞碗二、知识讲解（1）栈的特点结合图3-2中栈的结构图，对栈的操作原则——后进先出，进行讲解。

图3-2 栈的结构图（2）栈的常用操作栈的常用操作如下：•创建栈（初始化栈）•判断栈是否为空•进栈•出栈•获取栈顶元素•获取栈的长度•销毁栈在对栈的原则进行讲解之后，对栈中常用操作进行总结。

（3）栈的顺序存储实现栈是线性表的一种，顺序存储的栈是一种顺序表。

在知识点（2）提到的操作中，进栈和出栈是可以展示出栈特点的特色操作，可以结合图示，对这两种操作的实现进行详细说明；此外，简单叙述栈中其余功能的实现方法。

在讲解完顺序栈中的各种操作之后，结合书中例3-1给出的代码，带领学生掌握栈的实现方法。

第二学时（栈的链式存储实现）一、知识回顾（1）对上节课留的作业进行答疑。

（2）回顾总结上节课的内容，引出本节课主题。

上个学时讲解了栈的定义、栈的特点与栈的顺序实现，本学时来探讨栈的链式存储实现。

二、知识讲解（1）链栈的数据结构定义链栈是一种链表，与顺序栈相同，链栈在操作时也受到限制，遵循“后进先出”的原则。

结合链表的数据结构定义，引导学生完成链栈的数据结构定义。

（2）链栈的实现链栈的存储方式与链表相同，操作原则与顺序栈相同。

从这两点出发进行分析，引导学生找到链栈实现的思路，然后给学生留出一定时间，由学生自主分析巩固链栈操作的实现方法，之后结合学生自主实现链栈时遇到的问题，对链栈进行讲解。

（用栈实现四则运算）三、情境引入通过计算机的算术运算功能，引出本学时的主题：计算机的基本功能大多都是基于对数据的操作，给出一个运算式，计算机能迅速计算出结果，若运算时有误，如运算式“1+3*（2+5”，右边少了一个“）”，编绎器会立刻检查出错误并报告，那么计算机是如何做到的呢？藉由以上问题，引出逆波兰表达式。

数据结构教案第三章栈和队列目录3.1栈的基本概念 (2)3.1.1 栈的抽象数据类型定义 (2)3.1.2 顺序栈 (2)3.1.3 链栈 (4)3.2栈的应用 (4)3.2.1 数制转换：将十进制数N转换成其他d进制数 (4)3.2.2 括号匹配的检验 (4)3.2.3 行输入处理程序 (4)3.2.4 迷宫求解 (5)3.2.5 表达式求值 (5)3.3栈与递归的实现 (6)3.4队列的基本概念 (6)3.4.1 队列的抽象数据类型定义 (6)3.4.2 链队列 (7)3.4.3 循环队列 (8)3.5队列与栈的应用 (8)3.5.1 离散事件模拟 (8)第3章栈和队列3.1 栈的基本概念3.1.1 栈的抽象数据类型定义1、栈的逻辑特征1）限定在表尾进行插入或删除操作的线性表；2）栈顶——表尾端；栈底——表头端3）后进先出的线性表2、抽象数据类型的定义ADT Stack{数据对象：D={a i |a i∈ElemSet, i=1,2,…,n, n≥0}数据关系：R={R1},R1={<a i-1,a i>|a i-1,a i∈D, i=2,3,…,n }基本操作：InitStack( &S )操作结果：构造一个空的栈SDestroyStack( &S )初始条件：栈S已存在操作结果：销毁栈SClearStack( &S )初始条件：栈S已存在操作结果：将栈S重置为空栈StackEmpty( S )初始条件：栈S已存在操作结果：若S为空栈，则返回TRUE，否则返回FALSEStackLength( S )初始条件：栈S已存在操作结果：返回栈S中数据元素的个数GetTop( S, &e )初始条件：栈S已存在且非空操作结果：用e返回S中栈顶元素Push( &S, e )初始条件：栈S已存在操作结果：插入元素e为新的栈顶元素Pop( &S, &e )初始条件：栈S已存在且非空操作结果：删除S的栈顶元素，并用e返回其值StackTraverse( S, visit( ) )初始条件：栈S已存在且非空操作结果：从栈底到栈顶依次对S的每个数据元素调用函数visit( )。

栈和队列教案(总13页) --本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--教案课程名称：数据结构（C语言版）授课班级：技校二年级学生授课学时：1学时授课章节：第三章栈和队列课型：理论课任课教师：***图2 栈的示意图从图2中可以看出第一个进栈的a1为栈底元素，最后一个进栈的an为栈顶元素，进栈和出栈也是同一个方向。

这也是最基本的栈的示意图。

需要同学们熟知。

其实，要解决这个出站问题就离不开我们今天将要学习的进栈、出栈技术，这节课我们将从如下三个方面来掌握它：栈的定义、栈的表示和实现、栈的应用与练习。

其中栈的表示与实现是本节的重点。

一、抽象数据类型栈的定义（6分钟）点。

二、介绍栈的定义类型（8分钟）ADT Stack{数据对象：D＝{ a i | a i ∈ElemSet, i=1,2,...,n, n≥0 }数据关系：R1＝{ <a i-1, a i >| a i-1, a i∈D, i=2,...,n }约定a n端为栈顶，a1 端为栈底。

基本操作：InitStack(&S)操作结果：构造一个空栈 S。

DestroyStack(&S)初始条件：栈 S 已存在。

操作结果：栈 S 被销毁。

StackEmpty(S)初始条件：栈 S 已存在。

操作结果：若栈 S 为空栈，则返回TRUE，否则 FALE。

GetTop(S, &e)初始条件：栈 S 已存在且非空。

操作结果：用 e 返回 S 的栈顶元素。

StackLength(S)初始条件：栈 S 已存在。

分钟）操作结果：返回 S 的元素个数，即栈的长度。

ClearStack(&S)初始条件：栈 S 已存在。

操作结果：将 S 清为空栈。

Push(&S, e)初始条件：栈 S 已存在。

操作结果：插入元素 e 为新的栈顶元素。

Pop(&S, &e)初始条件：栈 S 已存在且非空。

第3章栈和队列本章教学提要教学重点：栈的定义及其基本运算栈的顺序存储结构队列的定义及基本运算队列的顺序存储结构教学难点：栈的链式存储结构队列的链式存储结构——链队列本章教学内容本章将介绍两种特殊的线性表——栈和队列。

从逻辑结构上看，栈和队列仍是线性表，其特殊性主要是其基本运算有着严格的规定。

由于栈和队列在程序设计中应用广泛，因此对它们单独进行讨论。

3．1 栈栈是规定仅在表尾进行插入和删除运算的线性表，采用的是后进先出的访问方法。

表头叫做栈底，表尾叫做栈顶。

栈的基本运算：1．inistack(s)：初始化操作，设定一个空栈s。

2．push(s,x)：在栈s的顶部插入元素x，简称为入栈。

3．pop(s,*x)：删除并返回栈s的栈顶数据元素，简称为出栈，其中x是返回的栈顶数据元素。

相当于线性表中删除一个数据元素，该运算与push (s,x)为互逆运算。

4．top(s,*x)：取出栈s的栈顶元素x，但不删除栈顶元素。

5．setnull(s)：置s为一个空栈。

6．empty(s)：判定s是否为空栈，若是则返回值为真，否则返回值为假。

3．2 队列队列是一种访问次序是先进先出的线性表队列的基本运算如下：1．addqueue(q,x)：在队列q的队尾插入元素x，称为入队列。

2．delqueue(q,*x)：删除并返回队列q的队头元素，x为返回的队头元素，称为出队列。

3．frontque(q,*x)：取得队列q的队头元素，x为返回的队头元素。

4．setnull(q)：置q为一个空队列。

5．empty(q)：判断q是否为空队列，当q为空时，返回“true”，否则“false”。

队列也是一种操作受限的线性表，它具有线性表的两种存储结构——顺序存储结构和链式存储结构。

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。