資料結構學習筆記 13 模擬棧與模擬佇列

2021-10-18 22:31:48 字數 2746 閱讀 5069

這節學習用陣列模擬棧和佇列,這種方法相比內建的棧和佇列,一方面比較通用,不受語言限制,另一方面速度也比較快。而且因為是用陣列模擬的,所以可以對任意位置進行修改(如果有辦法知道要修改的位置的下標的話)。

模擬棧比較簡單, 將陣列的擴充套件方向作為棧的入棧擴充套件方向,並記錄一下棧中的元素數量(其實也就是當前棧頂的位置),每次入棧的時候,先將棧頂位置+1+1

+1,然後在這個位置填入要入棧的資料即可。

需要注意陣列的長度至少需要開到棧最大容量+1+1

+1的大小,因為0

00位置是不存資料的,用來標識棧是否是空的(如果棧頂在0

00位置那麼就是空的)。

模板題:模擬棧。

#include

using

namespace std;

const

int n =

1e5+10;

// 模擬棧:模擬棧陣列、棧頂指標

int stk[n]

, cnt;

intmain()

// 出棧,直接將棧頂指標減少1

else

if(op ==

"pop"

)// 判斷棧是否為空,如果棧頂指標在0那麼就是空

else

if(op ==

"empty"

)// 查詢棧頂元素,直接輸出cnt位置的元素即可

else

}return0;

}

模擬佇列比模擬棧難一點,因為棧是乙個口進出的,所以只需要維護乙個棧頂指標就可以了,棧底永遠在0

00位置(這個位置不存元素)。但是佇列是從隊尾tai

ltail

tail

入隊,從隊頭hea

dhead

head

出隊的。所以入隊的過程其實會讓隊尾tai

ltail

tail

沿著陣列索引的增長方向增長,出隊的過程則會讓隊頭hea

dhead

head

沿著陣列索引的增長方向增長。

所以整個佇列在陣列裡的形態是,隊尾在陣列中離開頭遠的一邊,而隊頭則是衝著陣列的開頭,尾插頭出。

這裡可以讓隊尾指標tai

ltail

tail

初始化在−1-1

−1位置,隊頭指標hea

dhead

head

初始化在0

00位置,則當tailad

tail < head

tail

ad的時候就說明佇列是空的,從語義上講這也是因為不符合佇列在陣列中尾巴在遠端,頭在近端的形態

同理,在元素入隊時,先把隊尾指標tai

ltail

tail

加1

11,然後再在其位置寫入元素值:

繼續入隊三個元素,也就是繼續往後移動隊尾指標,並寫入數值:

在元素出隊時,直接將隊頭的指標hea

dhead

head

加1

11即可:

持續出隊,直到隊頭指標再次處於超過隊尾指標的位置,模擬佇列就為空了:

在上圖的狀態下,如果繼續入隊,放置的位置是陣列下標為4

44的位置,可以看出,所有在隊頭指標以前的位置都是已經作廢了的位置,這些空間已經無法使用了,這也是這種形式的模擬佇列的一種缺點(在陣列空間有限的情況下,佇列沒法無限持續使用,會產生作廢的空間)。

模板題:模擬佇列。

在下面的實現裡,用hh表示隊頭指標,初始值為0,用tt表示隊尾指標,初始值為-1。陣列開的空間大小只要按照題目中佇列的操作次數的量級來開就可以了,這樣就算全是入隊操作也不會爆。

#include
using

namespace std;

const

int n =

1e5+10;

// 模擬佇列:模擬佇列陣列、隊頭指標、隊尾指標

int q[n]

, hh, tt =-1

;int

main()

// 出隊,直接將隊頭指標+1

else

if(op ==

"pop"

)// 判斷隊空,只要不滿足tt>=hh就是空的

else

if(op ==

"empty"

)// 查詢隊頭元素,直接輸出隊頭

else

}return0;

}

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