第三章 棧和佇列

2021-06-27 16:22:40 字數 3618 閱讀 3427

3.1  棧

3.1.1棧的邏輯結構

1.  棧:限定僅在表的一端進行插入和刪除操作的線性表。

允許插入和刪除的一端稱為棧頂,另一端稱為棧底。

空棧:不含任何資料元素的棧。 

棧的操作特性:後進先出

注意:棧只是對錶插入和刪除操作的位置進行了限制,並沒有限定插入和刪除操作進行的時間。

2.棧的抽象資料型別定義

adt stack

data

棧中元素具有相同型別及後進先出特性,

相鄰元素具有前驅和後繼關係

operation

initstack

前置條件:棧不存在

輸入:無

功能:棧的初始化

輸出:無

後置條件:構造乙個空棧

destroystack

前置條件:棧已存在

輸入:無

功能:銷毀棧

輸出:無

後置條件:釋放棧所占用的儲存空間

push 

前置條件:棧已存在

輸入:元素值x

功能:在棧頂插入乙個元素x

輸出:如果插入不成功,丟擲異常

後置條件:如果插入成功,棧頂增加了乙個元素

pop 

前置條件:棧已存在

輸入:無

功能:刪除棧頂元素

輸出:如果刪除成功,返回被刪元素值,否則,丟擲異常

後置條件:如果刪除成功,棧減少了乙個元素

gettop

前置條件:棧已存在

輸入:無

功能:讀取當前的棧頂元素

輸出:若棧不空,返回當前的棧頂元素值

後置條件:棧不變

empty 

前置條件:棧已存在

輸入:無

功能:判斷棧是否為空

輸出:如果棧為空,返回1,否則,返回0

後置條件:棧不變

endadt

3.1.2 棧的順序儲存結構及實現

1.棧的順序儲存結構——順序棧

(1)棧的初始化

(2)入棧操作

(3)出棧操作

(4)取棧頂元素

(5)判空操作

2.兩棧共享空間

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

0兩棧共享空間:使用乙個陣列來儲存兩個棧,讓乙個棧的棧底為該陣列的始端,另乙個棧的棧底為該陣列的末端,兩個棧從各自的端點向中間延伸。

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

0兩棧共享空間控制型別宣告

const int stack_size=100;  

template

class bothstack 

;3.1.3棧的鏈結儲存結構及實現

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

01.鏈棧

鏈棧:棧的鏈結儲存結構、

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

02.鏈棧的類宣告

template

class linkstack

3.1.4順序棧和鏈棧的比較

時間效能:相同,都是常數時間o(1)。

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

空間效能:

順序棧:有元素個數的限制和空間浪費的問題。

鏈棧:沒有棧滿的問題,只有當記憶體沒有可用空間時才會出現棧滿,但是每個元素都需要乙個指標域,從而產生了結構性開銷

。初始化

:初始化運算是將棧頂初始化為

0總之,當棧的使用過程中元素個數變化較大時,用鏈棧是適宜的,反之,應該採用順序棧。

3.2 佇列

3.2.1佇列的邏輯結構

1.佇列的定義

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

0佇列:只允許在一端進行插入操作,而另一端進行刪除操作的線性表。

允許插入(也稱入隊、進隊)的一端稱為隊尾,允許刪除(也稱出隊)的一端稱為隊頭。

空佇列:不含任何資料元素的佇列。

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

0佇列的操作特性:先進先出。

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

0佇列的抽象資料型別定義 

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

0adt  queue 

data

佇列中元素具有相同型別及先進先出特性,

相鄰元素具有前驅和後繼關係

operation

initqueue

前置條件:佇列不存在

輸入:無

功能:初始化佇列

輸出:無

後置條件:建立乙個空佇列

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

0destroyqueue

前置條件:佇列已存在

輸入:無

功能:銷毀佇列

輸出:無

後置條件:釋放佇列所占用的儲存空間

enqueue 

前置條件:佇列已存在

輸入:元素值x

功能:在隊尾插入乙個元素

輸出:如果插入不成功,丟擲異常

後置條件:如果插入成功,隊尾增加了乙個元素

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

0dequeue 

前置條件:佇列已存在

輸入:無

功能:刪除隊頭元素

輸出:如果刪除成功,返回被刪元素值

後置條件:如果刪除成功,隊頭減少了乙個元素

getqueue

前置條件:佇列已存在

輸入:無

功能:讀取隊頭元素

輸出:若佇列不空,返回隊頭元素

後置條件:佇列不變

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

0empty 

前置條件:佇列已存在

輸入:無

功能:判斷佇列是否為空

輸出:如果隊列為空,返回1,否則,返回0

後置條件:佇列不變

endadt

3.2.2

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

0佇列的順序儲存結構及實現

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

0迴圈佇列:將儲存佇列的陣列頭尾相接。

方法二:修改隊滿條件,浪費乙個元素空間,隊滿時陣列中只有乙個空閒單元;

方法三:設定標誌flag,當front=rear且flag=0時為隊空,當front=rear且flag=1時為隊滿。

(1)建構函式

(2) 入隊操作

(3)出隊操作

(4)讀取隊頭元素

(5)判空操作

3.2.3迴圈佇列和鏈佇列的比較

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

0時間效能:

迴圈佇列和鏈佇列的基本操作都需要常數時間o (1)

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

0空間效能:

迴圈佇列:必須預先確定乙個固定的長度,所以有儲存元素個數的限制和空間浪費的問題。

鏈佇列:沒有佇列滿的問題,只有當記憶體沒有可用空間時才會出現佇列滿,但是每個元素都需要乙個指標域,從而產生了結構性開銷。

初始化:

初始化運算是將棧頂初始化為

0

第三章 棧和佇列

棧和佇列 一 棧 1 棧的定義 棧是限定僅在表尾進行插入和刪除操作的線性表,允許插入和刪除的一端稱為棧頂,另一端稱為棧底,不含任何資料元素的棧稱為空棧。2 在任何時候出棧的元素都只能是棧頂元素,即最後最後入棧者最先出棧。所以棧中元素除了具有線性關係外,還具有後進先出的特性。3 棧的抽象資料型別定義 ...

第三章 棧和佇列

棧和佇列是兩種常用的資料結構,同時又是操作受限的線性表,也是兩種重要的抽象資料型別。1 1棧是限定僅在表尾進行插入和刪除操作的線性表。棧中元素具有線性關係和後進先出的特性。2雖然對插入和刪除操作的位置限制減少了棧的靈活性,但同時也使得棧的操作更有效更容易實現。3棧的儲存結構分兩種,一種是順序儲存結構...

第三章 棧和佇列

第三章棧和佇列 一 棧1.棧 限定僅在表尾進行插入和刪除操作的線性表 允許插入和刪除的一端稱為棧頂 另一端稱為棧底 2.空棧 不含任何資料元素的棧。3.在任何時候出棧的元素都只能是棧頂元素,即最後入棧者最先出棧,具有後進先出的特性。4.棧的抽象資料型別定義 1 push 輸入 元素值 x 輸出 如果...