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栈和队列

栈和队列

作者: karlsu | 来源:发表于2017-03-25 00:22 被阅读40次

栈和队列是两种应用非常广泛的数据结构,它们都来自线性表数据结构,都是“操作受限”的线性表。

栈(Stack):是限制在表的一端进行插入和删除操作的线性表。又称为后进先出LIFO (Last In First Out)或先进后出FILO (First In Last Out)线性表。

栈顶(Top):允许进行插入、删除操作的一端,又称为表尾。用栈顶指针(top)来指示栈顶元素。

栈底(Bottom):是固定端,又称为表头。

空栈:当表中没有元素时称为空栈。

设栈S=(a1,a2,…an),则a1称为栈底元素,an为栈顶元素,如图1-1所示。
  栈中元素按a1,a2,…an的次序进栈,退栈的第一个元素应为栈顶元素。即栈的修改是按后进先出的原则进行的。

图1-1.png

栈的顺序存储表示

栈的顺序存储结构简称为顺序栈,和线性表相类似,用一维数组来存储栈。根据数组是否可以根据需要增大,又可分为静态顺序栈和动态顺序栈。

栈的动态顺序存储表示

采用动态一维数组来存储栈。所谓动态,指的是栈的大小可以根据需要增加。

  • 用bottom表示栈底指针,栈底固定不变的;栈顶则随着进栈和退栈操作而变化。用top(称为栈顶指针)指示当前栈顶位置。
  • 用top=bottom作为栈空的标记,每次top指向栈顶数组中的下一个存储位置。
  • 结点进栈:首先将数据元素保存到栈顶(top所指的当前位置),然后执行top加1,使top指向栈顶的下一个存储位置;

栈的静态顺序存储表示

采用静态一维数组来存储栈。

  • 栈底固定不变的;栈顶则随着进栈和退栈操作而变化,用一个整型变量top(称为栈顶指针)来指示当前栈顶位置。
  • 用top=0表示栈空的初始状态,每次top指向栈顶在数组中的存储位置。
  • 结点进栈:首先执行top加1,使top指向新的栈顶位置,然后将数据元素保存到栈顶(top所指的当前位置)。

当栈满时做进栈运算必定产生空间溢出,简称“上溢”。上溢是一种出错状态,应设法避免。
  当栈空时做退栈运算也将产生溢出,简称“下溢”。下溢则可能是正常现象,因为栈在使用时,其初态或终态都是空栈,所以下溢常用来作为控制转移的条件。

栈的链式存储表示

栈的链式存储结构称为链栈,是运算受限的单链表。其插入和删除操作只能在表头位置上进行。因此,链栈没有必要像单链表那样附加头结点,栈顶指针top就是链表的头指针。图1-2是栈的链式存储表示形式。

图1-2.png

队列

队列(Queue):也是运算受限的线性表。是一种先进先出(First In First Out ,简称FIFO)的线性表。只允许在表的一端进行插入,而在另一端进行删除。
队首(front) :允许进行删除的一端称为队首。
队尾(rear) :允许进行插入的一端称为队尾。
  例如:排队购物。操作系统中的作业排队。先进入队列的成员总是先离开队列。

Paste_Image.png

队列的顺序表示

利用一组连续的存储单元(一维数组) 依次存放从队首到队尾的各个元素,称为顺序队列。
   对于队列,和顺序栈相类似,也有动态和静态之分

队列的链式存储

队列的链式存储结构简称为链队列,它是限制仅在表头进行删除操作和表尾进行插入操作的单链表。
  需要两类不同的结点:数据元素结点,队列的队首指针和队尾指针的结点,如图1-3所示。

图1-3.png

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