建立堆栈和队列的库函数
建立堆栈和队列的库函数
摘要
堆栈是一种只允许在表的一端进行插入和删除运算的特殊的线性表。链式存储结构：栈的链式存储结构称为链栈，通常用单链表示。链栈的插入和删除操作只需处理栈顶的情况。每次进栈的数据元素都放在原当前栈顶元素之前成为新的栈顶元素，每次退栈的数据元素都是原当前栈顶元素，最后进入堆栈的数据元素总是最先退出堆栈。
队列是允许在表的一端进行插入，而在表的另一端进行删除的特殊线性表。允许进行插入的一端称为队尾，允许进行删除的一端称为队头。用链式存储结构存储的队列称为链队列。链队列的基本操作的实现基本上也是单链表操作的简化。通常附设头结点，并设置队头指针指向头结点，队尾指针指向终端结点。插入数据时只考虑在链队列的尾部进行，删除数据时只考虑在链队列的头部进行。
关键词：堆栈；队列；线性表；存储结构
第1章前言
栈和队列是两种常用的数据结构，广泛应用在编译软件和程序设计，操作系统、事物管理等各类软件系统中。从数据结构角度看，栈和队列是受限制的线性表，栈和队列的数据元素具有单一的前驱和后继的线性关系；从抽象数据类型角度看，栈和队列又是两种重要的抽象数据类型。
第2章堆栈和队列定义
2.1 定义
栈作为一种数据结构，是一种只能在一端进行插入和删除操作的特殊线性表。它按照后进先出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据（最后一个数据被第一个读出来）。栈具有记忆作用，对栈的插入与删除操作中，不需要改变栈底指针。栈是允许在同一端进行插入和删除操作的特殊线性表。允许进行插入和删除操作的一端称为栈顶(top)，另一端为栈底(bottom)；栈底固定，而栈顶浮动；栈中元素个数为零时称为空栈。插入一般称为进栈（PUSH），删除则称为退栈（POP）。栈也称为后进先出表。
队列是一种特殊的线性表，它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时，称为空队列。在队列这种数据结构中，最先插入的元素将是最先被删除的元素；反之最后插入的元素将是最后被删除的元素，因此队列又称为“先进先出”的线性表。
2.2 队列基本操作
2.2.1栈的建立和初始化：
voidInitStack(SqStack * &s)
{
s=(SqStack * )malloc(sizeof(SqStack)); s->top=-1;
}
2.2.2入栈函数及操作：
bool Push(SqStack * &s,int e)
{
if(s->top==MaxSize-1)
return false;
s->top++;
s->data[s->top]=e;
return true;
}
2.2.3出栈函数及操作：
bool Push(SqStack * &s,int e)
{
if(s->top==MaxSize-1)
return false;
s->top++;
s->data[s->top]=e;
return true;
}
2.2.4取栈顶元素操作：boolGetTop(SqStack * &s,int&e)
{
if(s->top==-1)
return false;
e=s->data[s->top];
return true;
}
第3章堆栈和队列的实现方法
栈的链接存储结构与线性表的链接存储结构相同，是通过由结点构成的单链表实现的，此时表头指针称为栈顶指针，由栈顶指针指向的表头结点称为栈顶结点，整个单链表称为链栈，即链接存储的栈。当向一个链栈插入元素时，是把该元素插入到栈顶，即使该元素结点的指针域指向原来的栈顶结点，而栈顶指针则修改为指向该元素结点，使该结点成为新的栈顶结点。当从一个链栈中删除元素时，是把栈顶元素结点删除掉，即取出栈顶元素后，使栈顶指针指向原栈顶结点的后继结点。由此可知，对链栈的插入和删除操作是在单链表的表头进行的，其时间复杂度为O(1)。
在队列的形成过程中，可以利用线性链表的原理，来生成一个队列。基于链表的队列，要动态创建和删除节点，效率较低，但是可以动态增长。队列采用的“先进先出”，新元素（等待进入队列的元素）总是被插入到链表的尾部，而读取的时候总是从链表的头部开始读取。每次读取一个元素，释放一个元素。所谓的动态创建，动态释放。因而也不存在溢出等问题。由于链表由结构体间接而成，遍历也方便。
3.1堆栈的流程图
3.2分析功能
堆栈：
（1）初始化链栈（2）链栈置空（3）入栈
（4）出栈
（5）遍历链栈
3.3堆栈的源代码
#include
#include
#define MaxSize 10000 typedefstruct
{
int data[MaxSize];
int top;
}SqStack;
voidInitStack(SqStack * &s)
{
s=(SqStack * )malloc(sizeof(SqStack)); s->top=-1;
}
boolStackEmpty(SqStack *s)
{
return(s->top==-1);
}
bool Push(SqStack * &s,int e)
{
if(s->top==MaxSize-1)
return false;
s->top++;
s->data[s->top]=e;
return true;
}
bool Pop(SqStack * &s,int&e)
{
if(s->top==-1)
return false;
e=s->data[s->top];
s->top--;
return true;
}
boolGetTop(SqStack * &s,int&e)
{
if(s->top==-1)
return false;
e=s->data[s->top];
return true;
}
int main()
{
intn,i,inys,ding,outys;
SqStack *l;
InitStack(l);
printf("输入进栈元素个数:");
scanf("%d",&n);
for(i=0;i { printf("输入第%d个进栈元素:",i+1); scanf("%d",&inys); Push(l,inys); } GetTop(l,ding); printf("栈顶元素为:%d\n",ding); for(i=0;i { Pop(l,outys); printf("%d \n",outys); if(StackEmpty(l)) { printf(" 为空栈\n"); } else { printf("不为空栈\n"); } } return 0; } 3.4测试与运行 结语 栈和队列是两种常用的数据结构，广泛应用在编译软件和程序设计，操作系统、事物管理等各类软件系统中。从数据结构角度看，栈和队列是受限制的线性表，栈和队列的数据元素具有单一的前驱和后继的线性关系；从抽象数据类型角度看，栈和队列又是两种重要的抽象数据类型。 通过本次的数据结构实验，我掌握了堆栈和队列的基本操作以及实现他们的算法，对他们有了一个更加具体、深刻的认识，帮助以后解决实际问题。掌握了这一系列的方法，会为我们今后的继续学习带来很大的帮助。 参考文献 [1]《数据结构（C语言版）》严蔚敏吴伟民编著清华大学出版社 实验二堆栈和队列 实验目的： 1.熟悉栈这种特殊线性结构的特性； 2.熟练并掌握栈在顺序存储结构和链表存储结构下的基本运算； 3.熟悉队列这种特殊线性结构的特性； 3.熟练掌握队列在链表存储结构下的基本运算。 实验原理： 堆栈顺序存储结构下的基本算法； 堆栈链式存储结构下的基本算法； 队列顺序存储结构下的基本算法；队列链式存储结构下的基本算法；实验内容： 3-18链式堆栈设计。要求 （1）用链式堆栈设计实现堆栈，堆栈的操作集合要求包括：初始化Stacklnitiate （S）, 非空否StackNotEmpty（S），入栈StackiPush（S,x）, 出栈StackPop （S,d）,取栈顶数据元素StackTop（S,d）; （2）设计一个主函数对链式堆栈进行测试。测试方法为：依次把数据元素1，2，3, 4，5 入栈，然后出栈并在屏幕上显示出栈的数据元素； （3）定义数据元素的数据类型为如下形式的结构体， Typedef struct { char taskName[10]; int taskNo; }DataType; 首先设计一个包含5个数据元素的测试数据，然后设计一个主函数对链式堆栈进行测试，测试方法为：依次吧5个数据元素入栈，然后出栈并在屏幕上显示出栈的数据元素。 3-19对顺序循环队列，常规的设计方法是使用対尾指针和对头指针，对尾指针用于指示当 前的対尾位置下标，对头指针用于指示当前的対头位置下标。现要求： （1）设计一个使用对头指针和计数器的顺序循环队列抽象数据类型，其中操作包括：初始化，入队列，出队列，取对头元素和判断队列是否为空； （2）编写一个主函数进行测试。 实验结果： 3-18 typedef struct snode { DataType data; struct snode *n ext; } LSNode; /* 初始化操作：*/ 第三章栈和队列习题答案 一、基础知识题 设将整数1，2，3，4依次进栈，但只要出栈时栈非空，则可将出栈操作按任何次序夹入其中，请回答下述问题： (1)若入、出栈次序为Push(1), Pop(),Push(2),Push(3), Pop(), Pop( ),Push(4), Pop( ),则出栈的数字序列为何(这里Push(i)表示i进栈，Pop( )表示出栈) (2)能否得到出栈序列1423和1432并说明为什么不能得到或者如何得到。 (3)请分析1，2 ，3 ，4 的24种排列中，哪些序列是可以通过相应的入出栈操作得到的。 答：(1)出栈序列为：1324 (2)不能得到1423序列。因为要得到14的出栈序列，则应做Push(1),Pop(),Push(2),Push (3),Push(4),Pop()。这样，3在栈顶，2在栈底，所以不能得到23的出栈序列。能得到1432的出栈序列。具体操作为：Push(1), Pop(),Push(2),Push(3),Push(4),Pop(),Pop(),Pop()。 (3)在1，2 ，3 ，4 的24种排列中，可通过相应入出栈操作得到的序列是： 1234,1243,1324,1342,1432,2134,2143,2314,2341,2431,3214,3241,3421,4321 不能得到的序列是： 1423,2413,3124,3142,3412,4123,4132,4213,4231,4312 链栈中为何不设置头结点 答：链栈不需要在头部附加头结点，因为栈都是在头部进行操作的，如果加了头结点，等于要对头结点之后的结点进行操作，反而使算法更复杂，所以只要有链表的头指针就可以了。 循环队列的优点是什么如何判别它的空和满 答：循环队列的优点是：它可以克服顺序队列的"假上溢"现象，能够使存储队列的向量空间得到充分的利用。判别循环队列的"空"或"满"不能以头尾指针是否相等来确定，一般是通过以下几种方法：一是另设一布尔变量来区别队列的空和满。二是少用一个元素的空间,每次入队前测试入队后头尾指针是否会重合，如果会重合就认为队列已满。三是设置一计数器记录队列中元素总数，不仅可判别空或满，还可以得到队列中元素的个数。 设长度为n的链队用单循环链表表示，若设头指针，则入队出队操作的时间为何若只设尾指针呢答：当只设头指针时，出队的时间为1，而入队的时间需要n，因为每次入队均需从头指针开始查找，找到最后一个元素时方可进行入队操作。若只设尾指针，则出入队时间均为1。因为是循环链表，尾指针所指的下一个元素就是头指针所指元素，所以出队时不需要遍历整个队列。 指出下述程序段的功能是什么 (1) void Demo1(SeqStack *S){ int i; arr[64] ; n=0 ; while ( StackEmpty(S)) arr[n++]=Pop(S); for (i=0, i< n; i++) Push(S, arr[i]); } .. // 设Q1已有内容，Q2已初始化过 while ( ! QueueEmpty( &Q1) ) { x=DeQueue( &Q1 ) ; EnQueue(&Q2, x); n++;} for (i=0; i< n; i++) { x=DeQueue(&Q2) ; EnQueue( &Q1, x) ; EnQueue( &Q2, x);} 答： (1)程序段的功能是将一栈中的元素按反序重新排列，也就是原来在栈顶的元素放到栈底，栈底的 第3章栈和队列 一、选择题 1.栈结构通常采用的两种存储结构是（A ）。 A、顺序存储结构和链表存储结构 B、散列和索引方式 C、链表存储结构和数组 D、线性链表结构和非线性存储结构 2.设栈ST 用顺序存储结构表示，则栈ST 为空的条件是（ B ） A、ST.top-ST.base<>0 B、ST.top-ST.base==0 C、ST.top-ST.base<>n D、ST.top-ST.base==n 3.向一个栈顶指针为HS 的链栈中插入一个s 结点时，则执行（ C ） A、HS->next=s; B、s->next=HS->next；HS->next=s; C、s->next=HS；HS=s; D、s->next=HS；HS=HS->next; 4.从一个栈顶指针为HS 的链栈中删除一个结点，用x 保存被删除结点的值，则执行（ C） A 、x=HS；HS=HS->next; B 、HS=HS->next；x=HS->data; C 、x=HS->data；HS=HS->next; D 、s->next=Hs；Hs=HS->next; 5.表达式a*(b+c)-d 的后缀表达式为（ B ） A、abcdd+- B、abc+*d- C、abc*+d- D、-+*abcd 6.中缀表达式A-（B+C/D）*E 的后缀形式是（ D ） A、AB-C+D/E* B、ABC+D/E* C、ABCD/E*+- D、ABCD/+E*- 7.一个队列的入列序列是1，2，3，4，则队列的输出序列是（ B ） A、4，3，2，1 B、1，2，3，4 C、1，4，3，2 D、3，2，4，1 8.循环队列SQ 采用数组空间SQ.base[0,n-1]存放其元素值，已知其头尾指针分别是front 和rear，则判定此循环队列为空的条件是（） A、Q.rear-Q.front==n B、Q.rear-Q.front-1==n C、Q.front==Q.rear D、Q.front==Q.rear+1 9.循环队列SQ 采用数组空间SQ.base[0,n-1]存放其元素值，已知其头尾指针分别是front 和rear，则判定此循环队列为满的条件是（） A、Q.front==Q.rear B、Q.front!=Q.rear C、Q.front==(Q.rear+1)%n D、Q.front!=(Q.rear+1)%n 10.若在一个大小为6 的数组上实现循环队列，且当前rear 和front 的值分别为0 和3，当从 队列中删除一个元素，再加入两个元素后，rear 和front 的值分别为（） A、1，5 B、2, 4 C、4，2 D、5，1 11.用单链表表示的链式队列的队头在链表的（）位置 A、链头 B、链尾 C、链中 12.判定一个链队列Q（最多元素为n 个）为空的条件是（） A、Q.front==Q.rear B、Q.front!=Q.rear C、Q.front==(Q.rear+1)%n D、Q.front!=(Q.rear+1)%n 13.在链队列Q 中，插入s 所指结点需顺序执行的指令是（） A 、Q.front->next=s；f=s; B 、Q.rear->next=s；Q.rear=s; 第3章栈和队列 一、基础知识题 3.1 设将整数1，2，3，4依次进栈，但只要出栈时栈非空，则可将出栈操作按任何次序夹入其中，请回答下述问题： (1)若入、出栈次序为Push(1), Pop(),Push(2),Push(3), Pop(), Pop( ),Push(4), Pop( ),则出栈的数字序列为何(这里Push(i)表示i进栈，Pop( )表示出栈)? (2)能否得到出栈序列1423和1432?并说明为什么不能得到或者如何得到。 (3)请分析 1，2 ，3 ，4 的24种排列中，哪些序列是可以通过相应的入出栈操作得到的。 3.2 链栈中为何不设置头结点? 3.3 循环队列的优点是什么? 如何判别它的空和满? 3.4 设长度为n的链队用单循环链表表示，若设头指针，则入队出队操作的时间为何? 若只设尾指针呢? 3.5 指出下述程序段的功能是什么? (1) void Demo1(SeqStack *S){ int i; arr[64] ; n=0 ; while ( StackEmpty(S)) arr[n++]=Pop(S); for (i=0, i< n; i++) Push(S, arr[i]); } //Demo1 (2) SeqStack S1, S2, tmp; DataType x; ...//假设栈tmp和S2已做过初始化 while ( ! StackEmpty (&S1)) { x=Pop(&S1) ; Push(&tmp,x); } while ( ! StackEmpty (&tmp) ) { x=Pop( &tmp); Push( &S1,x); Push( &S2, x); } (3) void Demo2( SeqStack *S, int m) { // 设DataType 为int 型 SeqStack T; int i; InitStack (&T); while (! StackEmpty( S)) if(( i=Pop(S)) !=m) Push( &T,i); while (! StackEmpty( &T)) { i=Pop(&T); Push(S,i); 《数据结构与算法》实验报告 专业班级学号 实验项目 实验二栈和队列的基本操作。 实验目的 1、掌握栈的基本操作：初始化栈、判栈为空、出栈、入栈等运算。 2、掌握队列的基本操作：初始化队列、判队列为空、出队列、入队列等运算。 实验容 题目1： 进制转换。利用栈的基本操作实现将任意一个十进制整数转化为R进制整数 算法提示： 1、定义栈的顺序存取结构 2、分别定义栈的基本操作（初始化栈、判栈为空、出栈、入栈等） 3、定义一个函数用来实现上面问题： 十进制整数X和R作为形参 初始化栈 只要X不为0重复做下列动作 将X%R入栈 X=X/R 只要栈不为空重复做下列动作 栈顶出栈输出栈顶元素 题目2： 利用队列的方式实现辉三角的输出。 算法设计分析 （一）数据结构的定义 1、栈的应用 实现十进制到其他进制的转换，该计算过程是从低位到高位顺序产生R进制数的各个位数，而打印输出一般从高位到低位进行，恰好与计算过程相反。因此，运用栈先进后出的性质，即可完成进制转换。 栈抽象数据结构描述 typedef struct SqStack /*定义顺序栈*/ { int *base; /*栈底指针*/ int *top; /*栈顶指针*/ int stacksize; /*当前已分配存储空间*/ } SqStack; 2、队列的应用 由于是要打印一个数列，并且由于队列先进先出的性质，肯定要利用已经进队的元素在其出队之前完成辉三角的递归性。即，利用要出队的元素来不断地构造新的进队的元素，即在第N行出队的同时，来构造辉三角的第N+1行，从而实现打印辉三角的目的。 队列抽象数据结构描述 typedef struct SeqQueue { int data[MAXSIZE]; int front; /*队头指针*/ int rear; /*队尾指针*/ }SeqQueue; （二）总体设计 1、栈 （1）主函数：统筹调用各个函数以实现相应功能 int main() （2）空栈建立函数：对栈进行初始化。 int StackInit(SqStack *s) （3）判断栈空函数：对栈进行判断，若栈中有元素则返回1，若栈为空，则返回0。 int stackempty(SqStack *s) （4）入栈函数：将元素逐个输入栈中。 int Push(SqStack *s,int x) （5）出栈函数：若栈不空，则删除栈顶元素，并用x返回其值。 int Pop(SqStack *s,int x) （6）进制转换函数：将十进制数转换为R进制数 int conversion(SqStack *s) 2、队列 （1）主函数：统筹调用各个函数以实现相应功能 void main() （2）空队列建立函数：对队列进行初始化。 SeqQueue *InitQueue() （3）返回队头函数：判断队是否为空，若不为空则返回队头元素。 int QueueEmpty(SeqQueue *q) （4）入队函数：将元素逐个输入队列中。 void EnQueue(SeqQueue *q,int x) （5）出队函数：若队列不空，则删除队列元素，并用x返回其值。 int DeQueue(SeqQueue *q) （6）计算队长函数：计算队列的长度。 int QueueEmpty(SeqQueue *q) （7）输出辉三角函数：按一定格式输出辉三角。 void YangHui(int n) 1-1 通过对堆栈S操作:Push(S,1), Push(S,2), Pop(S), Push(S,3), Pop(S), Pop(S)。输出得序列为:123。(2分) T F 作者: DS课程组 单位: 浙江大学 1-2 在用数组表示得循环队列中,front值一定小于等于rear值。(1分) T F 作者: DS课程组 单位: 浙江大学 1-3 若一个栈得输入序列为{1, 2, 3, 4, 5},则不可能得到{3, 4, 1, 2, 5}这样得出栈序列。(2分) T F 作者: 徐镜春 单位: 浙江大学 1-4 If keys are pushed onto a stack in the order {1, 2, 3, 4, 5}, then it is impossible to obtain the output sequence {3, 4, 1, 2, 5}、(2分) T F 作者: 徐镜春 单位: 浙江大学 1-5 所谓“循环队列”就是指用单向循环链表或者循环数组表示得队列。(1分) T F 作者: DS课程组 单位: 浙江大学 1-6 An algorithm to check for balancing symbols in an expression uses a stack to store the symbols、(1分) T F 2-1 设栈S与队列Q得初始状态均为空,元素a、b、c、d、e、f、g依次进入栈S。若每个元素出栈后立即进入队列Q,且7个元素出队得顺序就是b、d、c、f、e、 a、g,则栈S得容量至少就是: (2分) 1. 1 2. 2 3. 3 4. 4 作者: DS课程组 数据结构基础练习（栈和队列） 学号姓名蓝礼巍班级 . 一、选择题 1．有5个元素a,b,c,d,e依次进栈，允许任何时候出栈，则可能的出栈序列是 c 。 A．baecd B．dceab C．abedc D．aebcd 2．下列有关递归的叙述，不正确的是 b 。 A．在计算机系统内，执行递归函数是通过自动使用栈来实现的。 B．在时间和空间效率方面，递归算法比非递归算法好。 C．递归函数的求解过程分为递推（进栈）和回推（出栈）两个阶段。 D．在递归函数中必须有终止递归的条件。 3．栈和队列均属于哪一种逻辑结构 A 。 A．线性结构B．顺序结构C．非线性结构D．链表结构4．设输入元素为1、2、3、P和A，输入次序为123PA，元素经过栈后得到各种输出序列，则可以作为高级语言变量名的序列有 d 种。 A．4 B．5 C．6 D．7 5．一个队列的入队序列为a，b，c，d，则该队列的输出序列是 b 。 A．dcba B．abcd C．adcb D．cbda 6．在一个链式队列中，假设f和r分别为队头和队尾指针，则插入s所指结点的运算是b 。 A. f->next=s; f=s; B. r->next=s; r=s; C. s->next=s; r=s; D. s->next=f; f=s; 7．如果5个元素出栈的顺序是1、2、3、4、5，则进栈的顺序可能是 c 。 A．3、5、4、1、2 B．1、4、5、3、2 C．5、4、1、3、2 D．2、4、3、1、5 8．若已知一个栈的入栈序列是1，2，3，…，n，其输出序列为p1，p2，p3，…，pn，若p1=n，则pi为。 A．i B．n-i C．n-i+1 D．不确定 二、填空题 1．栈和队列是一种特殊的线性表，其特殊性体现在是运算受限线性表。设现有元素e1,e2,e3,e4,e5和e6依次进栈，若出栈的序列是e2,e4,e3,e6,e5,e1，则栈S的容量至少是 3 。 2．顺序循环队列中，设队头指针为front，队尾指针为rear，队中最多可有MAX个元素，采用少用一个存储单元的方法区分队满与队空问题，则元素入队列时队尾指针的变化为 Rear=(rear+1)%MAX ；元素出队列时队头指针的变化为fort=(fotr+1)%MAX ；队列中的元素个数为 (rear-fort+MAX)%MAX 。若则可用表示队满的判别条件，队空的判别条件仍然为 rear==fort 。 三、解答题 栈和队列是操作受限的线性表，好像每本讲数据结构的数都是这么说的。有些书按照这个思路给出了定义和实现；但是很遗憾，这本书没有这样做，所以，原书中的做法是重复建设，这或许可以用不是一个人写的这样的理由来开脱。 顺序表示的栈和队列，必须预先分配空间，并且空间大小受限，使用起来限制比较多。而且，由于限定存取位置，顺序表示的随机存取的优点就没有了，所以，链式结构应该是首选。 栈的定义和实现 #ifndef Stack_H #define Stack_H #include "List.h" template class Stack : List//栈类定义 { public: void Push(Type value) { Insert(value); } Type Pop() { Type p = *GetNext(); RemoveAfter(); return p; } Type GetTop() { return *GetNext(); } List ::MakeEmpty; List ::IsEmpty; }; #endif 队列的定义和实现 #ifndef Queue_H #define Queue_H #include "List.h" template class Queue : List//队列定义{ public: void EnQueue(const Type &value) { LastInsert(value); } Type DeQueue() { Type p = *GetNext(); RemoveAfter(); IsEmpty(); return p; } Type GetFront() { return *GetNext(); } List ::MakeEmpty; List ::IsEmpty; }; #endif 测试程序 #ifndef StackTest_H #define StackTest_H #include "Stack.h" void StackTest_int() { cout << endl << "整型栈测试" << endl; 第三章栈和队列试题 一、单项选择题 1.栈的插入和删除操作在（）进行。 A. 栈顶 B. 栈底 C. 任意位置 D. 指定位置 2.当利用大小为n的数组顺序存储一个栈时，假定用top==n表示栈空，则向这个栈插入一个元素时， 首先应执行（）语句修改top指针。 A. top++; B. top--; C. top = 0; D. top; 3.若让元素1,2,3依次进栈，则出栈次序不可能出现（）种情况。 A. 3, 2, 1 B. 2, 1, 3 C. 3, 1, 2 D. 1, 3, 2 4.在一个顺序存储的循环队列中，队头指针指向队头元素的（）位置。 A. 前一个 B. 后一个 C. 当前 D. 后面 5.当利用大小为n的数组顺序存储一个队列时，该队列的最大长度为（）。 A. n-2 B. n-1 C. n D. n+1 6.从一个顺序存储的循环队列中删除一个元素时，需要（）。 A. 队头指针加一 B. 队头指针减一 C. 取出队头指针所指的元素 D. 取出队尾指针所指的元素 7.假定一个顺序存储的循环队列的队头和队尾指针分别为front和rear，则判断队空的条件为（）。 A. front+1 == rear B. rear+1 == front C. front == 0 D. front == rear 8.假定一个链式队列的队头和队尾指针分别为front和rear，则判断队空的条件为（）。 A. front == rear B. front != NULL C. rear != NULL D. front == NULL 9.设链式栈中结点的结构为（data, link），且top是指向栈顶的指针。若想在链式栈的栈顶插入一 个由指针s所指的结点，则应执行操作（）。 A. top->link = s; B.s->link = top->link; top->link = s; C. s->link = top; top = s; D. s->link = top; top = top->link; 10.设链式栈中结点的结构为（data, link），且top是指向栈顶的指针。若想摘除链式栈的栈顶结点， 并将被摘除结点的值保存到x中，则应执行操作（）。 A. x = top->data; top = top->link; B. top = top->link; x = top->data; C. x = top; top = top->link; D. x = top->data; 11.设循环队列的结构是 #define MaxSize 100 typedef int ElemType; 封面： 安徽大学 网络工程 栈和队列的基本操作的实现 ______2010\4\12 【实验目的】 1.理解并掌握栈和队列的逻辑结构和存储结构； 2.理解栈和队列的相关基本运算； 3.编程对相关算法进行验证。 【实验内容】 （一）分别在顺序和链式存储结构上实现栈的以下操作（含初始化，入栈，出栈，取栈顶元素等）： 1.构造一个栈S，将构造好的栈输出； 2.在第1步所构造的栈S中将元素e 入栈，并将更新后的栈S输出； 3.在第2步更新后所得到的栈S中将栈顶元素出栈，用变量e返回该元素，并将更新后的栈S输出。（二）分别在链队列和循环队列上实现以下操作（初始化，入队，出队，取队头元素等）： 1.构造一个队列Q，将构造好的队列输出； 2.在第1步所构造的队列Q中将元素e入队，并将更新后的队列Q输出； 3.在第2步更新后所得到的队列Q中将队头元素出队，用变量e返回该元素，并将更新后的队列Q输出。 【要求】 1.栈和队列中的元素要从终端输入； 2.具体的输入和输出格式不限； 3.算法要具有较好的健壮性，对运行过程中的错误 操作要做适当处理。 三、实验步骤 1．本实验用到的数据结构 (1)逻辑结构：线性结构 (2)存储结构：程序一、四（顺序存储结构）； 程序二、三（链式存储结构）； 2．各程序的功能和算法设计思想 程序一：顺序栈 # include 计算机专业基础综合数据结构（栈和队列）历年真题试卷汇编6 (总分：60.00，做题时间：90分钟) 一、单项选择题(总题数：14，分数：28.00) 1.为解决计算机主机与打印机之间速度不匹配问题，通常设置一个打印数据缓冲区，主机将要输出的数据依次写入该缓冲区，而打印机则依次从该缓冲区中取出数据。该缓冲区的逻辑结构应该是( )。【2009年 全国试题1(2)分】 A.栈 B.队列√ C.树 D.图 2.设栈S和队列Q的初始状态均为空，元素a，b，c，d,e,j,g=g依次进入栈S。若每个元素出栈后立即进入队列Q，且7个元素出队的顺序是b，d，c，f，e，a，g，则栈S的容量至少是( )。【2009年全国试题2(2)分】 A.1 B.2 C.3 √ D.4 按元素出队顺序计算栈的容量。b进栈时栈中有a，b出栈，cd进栈，栈中有acd，dc出栈，ef进栈，栈 中有aef,fea出栈，栈空，g进栈后出栈。所以栈S的容量至少是3。 3.若元素a，b，c，d,e，f依次进栈，允许进栈、退栈操作交替进行，但不允许连续三次进行退栈操作，则不可能得到的出栈序列是( )。【2010年全国试题1(2)分】 A.d,c，e，b，f,a B.c，b，d,a，e，f C.b，c，a，e，f，d D.a,f，e,d,c，b √ 4.某队列允许在其两端进行入队操作，但仅允许在一端进行出队操作。若元素a，b，c，d，e依次入此队列后再进行出队操作，则不可能得到的出队序列是( )。【2010年全国试题2(2)分】 A.b，a，c，d, e B.d,b，a，c，e C.d，b,c，a，e √ D.e，c，b，a，d a先入队，b和c可在a的任一端入队，选项A、B、D都符合要求，只有选项C不可能出现。双端队列出队结果的分析可参见四、36。 5.元素a，b，c，d,e依次进入初始为空的栈中，若元素进栈后可停留、可出栈，直到所有元素都出栈，则在所有可能的出栈序列中，以元素d开头的序列个数是( )。【2011年全国试题2(2)分】 A.3 B.4 √ C.5 D.6 元素d进栈时，元素a，b，c已在栈中，d出栈后，P可以在a，b，c任一元素的前面进栈并出栈，也可以在元素a后出栈，c，b，a必须依次出栈，所以元素d开头的序列个数是4。 6.已知循环队列存储在一维数组A[0．n-1]中，且队列非空时front和rear分别指向队头元素和队尾元素。若初始时队列为空，且要求第1个进入队列的元素存储在A[0]处，则初始时front和rear的值分别是( )。[2011年全国试题3(2)分】 A.0，0 B.0，n—1 √ C.n一1，0 数据结构练习第三章栈和队列 一、选择题 1．栈和队列的共同特点是( )。 A.只允许在端点处插入和删除元素 B.都是先进后出 C.都是先进先出 D.没有共同点 2．向顺序栈中压入新元素时，应当（）。 A．先移动栈顶指针，再存入元素 B．先存入元素，再移动栈顶指针C．先后次序无关紧要 D．同时进行 3．允许对队列进行的操作有( )。 A. 对队列中的元素排序 B. 取出最近进队的元素 C. 在队头元素之前插入元素 D. 删除队头元素 4．用链接方式存储的队列，在进行插入运算时( ). A. 仅修改头指针 B. 头、尾指针都要修改 C. 仅修改尾指针 D.头、尾指针可能都要修改 5．设用链表作为栈的存储结构则退栈操作（）。 A. 必须判别栈是否为满 B. 必须判别栈是否为空 C. 判别栈元素的类型 D.对栈不作任何判别 6．设指针变量front表示链式队列的队头指针，指针变量rear表示链式队列的队尾指针，指针变量s指向将要入队列的结点X，则入队列的操作序列为（）。 A.front->next=s；front=s； B. s->next=rear；rear=s； C. rear->next=s；rear=s； D. s->next=front；front=s； 7．设指针变量top指向当前链式栈的栈顶，则删除栈顶元素的操作序列为（）。 A.top=top+1; B. top=top-1; C. top->next=top; D. top=top->next; 8．队列是一种（）的线性表。 A. 先进先出 B. 先进后出 C. 只能插入 D. 只能删除 9．设输入序列1、2、3、…、n经过栈作用后，输出序列中的第一个元素是n，则输出序列中的第i个输出元素是（）。 A. n-i B. n-1-i C. n+l -i D.不能确定 10．设输入序列为1、2、3、4、5、6，则通过栈的作用后可以得到的输出序列为（）。 A. 5，3，4，6，1，2 B. 3，2，5，6，4，1 C. 3，1，2，5，4，6 D. 1，5，4，6，2，3 11．队列的删除操作是在（）进行。 A．队首 B．队尾 C．队前 D．队后 12．当利用大小为N 的数组顺序存储一个栈时，假定用top = = N表示栈空，则退栈时，用（）语句修改top指针。 A．top++; B．top=0; C．top--; D．top=N; 13．队列的插入操作是在（）进行。 实验编号：3四川师大《数据结构》实验报告2016年10月29日 实验三栈与队列及其应用_ 一．实验目得及要求 （1）掌握栈与队列这两种特殊得线性表，熟悉它们得特性，在实际问题背景下灵活运用它们； （2）本实验训练得要点就是“栈”得观点及其典型用法； （3）掌握问题求解得状态表示及其递归算法，以及由递归程序到非递归程序得转化方法。 二．实验内容 （1）编程实现栈在两种存储结构中得基本操作（栈得初始化、判栈空、入栈、出栈等）； （2）应用栈得基本操作，实现数制转换（任意进制）； （3）编程实现队列在两种存储结构中得基本操作（队列得初始化、判队列空、入队列、出队列）； （4）利用栈实现任一个表达式中得语法检查（括号得匹配）。 （5）利用栈实现表达式得求值。 注：（1）～（3）必做，（4）～（5）选做。 三．主要仪器设备及软件 （1）PC机 （2）Dev C++ ,Visual C++, VS2010等 四．实验主要流程、基本操作或核心代码、算法片段（该部分如不够填写，请另加附页）（1）编程实现栈在两种存储结构中得基本操作（栈得初始化、判栈空、入栈、出栈等）； A、顺序储存： ?代码部分： //Main、cpp: #include"SStack、h" int main() { SqStack S; SElemType e; int elect=1; InitStack(S); cout << "已经创建一个存放字符型得栈" << endl; while (elect) { Muse(); cin >> elect; cout << endl; switch (elect) { case 1: cout << "input data:"; cin >> e; Push(S, e); break; case 2: if(Pop(S, e)) {cout << e <<" is pop"<< endl; } else{cout<<"blank"< 实验报告 课程名称_______数据结构实验__________________ 实验项目___ 栈和队列的基本操作与应用____ 实验仪器_____________________________________ 系别 ___ 计算机学院_______________ 专业 __________________ 班级/学号______ _________ 学生姓名_____________________ __ 实验日期__________________ 成绩_______________________ 指导教师____ __________________ 一、实验内容： 本次实验主要内容是表达式求值，主要通过栈和队列来编写程序，需要实现整数运算其中需要实现的功能有加减乘除以及括号的 运用，其中包含优先级的判断。 二、设计思想 1.优先级中加减、乘除、小括号、以及其他可以分组讨论优先 级 2.优先级关系用“>”“<”“=”来表示三种关系 3.为实现运算符优先使用两个栈：OPTR 运算符栈与OPND操作 符栈 4.运用入栈出栈优先级比较等方式完成运算 三、主要算法框架 1.建立两个栈InitStack(&OPTR); InitStack(&OPND); 2.Push“#”到 OPTR 3.判断优先级做入栈出栈操作 If“<” Push(&OPTR, c); If“=” Pop(&OPTR, &x) If“>” Pop(&OPTR, &theta); Pop(&OPND, &b); Pop(&OPND, &a); Push(&OPND, Operate(a, theta, b)); 四、调试报告 遇到的问题与解决 1.C语言不支持取地址符，用*S代替&S来编写代码 2.一开始没有计算多位数的功能只能计算一位数，在几个中间 不含运算符的数字中间做p = p*10+c运算。代码如下：p = p * 10 + c - '0'; c = getchar(); if (In(c)) { Push(&OPND, p); p = 0; } 主要算法改进设想： 1.可以用数组储存优先级 2.可以用C++编写，C++支持取地址符&。 五、实验总结 实验二堆栈和队列基本操作的编程实现 【实验目的】 堆栈和队列基本操作的编程实现 要求： 堆栈和队列基本操作的编程实现（2学时，验证型），掌握堆栈和队列的建立、进栈、出栈、进队、出队等基本操作的编程实现，存储结构可以在顺序结构或链接结构中任选，也可以全部实现。也鼓励学生利用基本操作进行一些应用的程序设计。 【实验性质】 验证性实验（学时数：2H） 【实验内容】 内容： 把堆栈和队列的顺序存储（环队）和链表存储的数据进队、出队等运算其中一部分进行程序实现。可以实验一的结果自己实现数据输入、数据显示的函数。 利用基本功能实现各类应用，如括号匹配、回文判断、事物排队模拟、数据逆序生成、多进制转换等。 【思考问题】 1.栈的顺序存储和链表存储的差异？ 2.还会有数据移动吗？为什么？ 3.栈的主要特点是什么？队列呢？ 4.栈的主要功能是什么？队列呢？ 5.为什么会有环状队列？ 【参考代码】 （一）利用顺序栈实现十进制整数转换转换成r进制 1、算法思想 将十进制数N转换为r进制的数，其转换方法利用辗转相除法，以N=3456，r=8为例转换方法如下： N N / 8 （整除）N % 8（求余） 3456 432 0 低 432 54 0 54 6 6 6 0 6 高 所以：（3456）10 =（6600）8 我们看到所转换的8进制数按底位到高位的顺序产生的，而通常的输出是从高位到低位的，恰好与计算过程相反，因此转换过程中每得到一位8进制数则进栈保存，转换完毕后依次出栈则正好是转换结果。 算法思想如下：当N>0时重复1，2 ①若N≠0，则将N % r 压入栈s中，执行2;若N=0，将栈s的内容依次出栈，算法结束。 ②用N / r 代替N 2、转换子程序 习题三栈和队列 一单项选择题 1. 在作进栈运算时,应先判别栈是否(① ),在作退栈运算时应先判别栈是否(② )。当栈中元素为n个,作进栈运算时发生上溢,则说明该栈的最大容量为(③ )。 ①, ②: A. 空 B. 满 C. 上溢 D. 下溢 ③: A. n-1 B. n C. n+1 D. n/2 2．若已知一个栈的进栈序列是1，2，3，…，n，其输出序列为p1，p2，p3，...，pn，若p1＝3，则p2为( )。 A 可能是2 B 一定是2 C 可能是1 D 一定是1 3. 有六个元素6，5，4，3，2，1 的顺序进栈，问下列哪一个不是合法的出栈序列？（） A. 5 4 3 6 1 2 B. 4 5 3 1 2 6 C. 3 4 6 5 2 1 D. 2 3 4 1 5 6 4.设有一顺序栈S，元素s1,s2,s3,s4,s5,s6依次进栈，如果6个元素出栈的顺序是s2,s3,s4, s6, s5,s1,则栈的容量至少应该是（） A.2 B. 3 C. 5 D.6 5. 若栈采用顺序存储方式存储，现两栈共享空间V[1..m]，top[i]代表第i个栈( i =1,2)栈顶，栈1的底在v[1]，栈2的底在V[m]，则栈满的条件是（）。 A. |top[2]-top[1]|=0 B. top[1]+1=top[2] C. top[1]+top[2]=m D. top[1]=top[2] 6. 执行完下列语句段后，i值为：（） int f(int x) { return ((x>0) ? x* f(x-1):2);} int i ; i =f(f(1)); A．2 B. 4 C. 8 D. 无限递归 7. 表达式3* 2^(4+2*2-6*3)-5求值过程中当扫描到6时，对象栈和算符栈为（），其中^为乘幂。 A. 3,2,4,1,1；(*^(+*- B. 3,2,8；(*^- C. 3,2,4,2,2；(*^(- D. 3,2,8；(*^(- 8. 用链接方式存储的队列，在进行删除运算时（）。 A. 仅修改头指针 B. 仅修改尾指针 C. 头、尾指针都要修改 D. 头、尾指针可能都要修改 9. 递归过程或函数调用时，处理参数及返回地址，要用一种称为（）的数据结构。 A．队列 B．多维数组 C．栈 D. 线性表 10．设C语言数组Data[m+1]作为循环队列SQ的存储空间， front为队头指针，rear为队尾指针，则执行出队操作的语句为（） A.front=front+1 B. front=（front+1）% m C.rear=(rear+1)%(m+1) D. front=(front+1)%(m+1) 11.循环队列的队满条件为 ( ) A. (sq.rear+1) % maxsize ==(sq.front+1) % maxsize; B. (sq.front+1) % maxsize ==sq.rear C. (sq.rear+1) % maxsize ==sq.front D.sq.rear ==sq.front 实验二栈和队列的基本操作及其应用 一、实验目的 1、掌握栈和队列的顺序存储结构和链式存储结构，以便在实际中灵活应用。 2、掌握栈和队列的特点，即后进先出和先进先出的原则。 3、掌握栈和队列的基本运算，如：入栈与出栈，入队与出队等运算在顺序 存储结构和链式存储结构上的实现。 二、实验内容 本次实验提供4个题目，每个题目都标有难度系数，*越多难度越大，学生 可以根据自己的情况任选一个！ 题目一：回文判断（*） [问题描述] 对于一个从键盘输入的字符串，判断其是否为回文。回文即正反序相同。如 “abba”是回文，而“abab”不是回文。 [基本要求] （1）数据从键盘读入； （2）输出要判断的字符串； （3）利用栈的基本操作对给定的字符串判断其是否是回文，若是则输出 “Yes”，否则输出“No”。 [测试数据] 由学生任意指定。 题目二：顺序栈和循环队列基本操作（*） [基本要求] 1、实现栈的基本操作 六项基本操作的机制是：初始化栈：init_stack(S)；判断栈空：stack_empty(S)；取栈顶元素：stack_top(S,x)；入栈：push_stack(S,x)；出栈：pop_stack(S)；判断栈满：stack_full(S) 2、实现队列的基本操作 六项基本操作的机制是：初始化队列：init_queue(Q)；判断队列是否为空：queue_empty(Q)；取队头元素：queue_front(Q,x)；入队：enqueue(Q,x)；出队：outqueue(Q,x)；判断队列是否为满：queue_full(Q) [测试数据] 由学生任意指定。 题目三：商品货架管理（**） [问题描述] 商店货架以栈的方式摆放商品。生产日期越近的越靠近栈底，出货时从栈顶取货。一天营业结束，如果货架不满，则需上货。入货直接将商品摆放到货架上，则会使生产日期越近的商品越靠近栈顶。这样就需要倒货架，使生产日期越近的越靠近栈底。 [基本要求] 设计一个算法，保证每一次上货后始终保持生产日期越近的商品越靠近栈底。 [实现提示] 可以用一个队列和一个临时栈作为周转。 [测试数据] 由学生任意指定。 三、实验前的准备工作 1、掌握栈的逻辑结构和存储结构。 2、熟练掌握栈的出栈、入栈等操作。 3、掌握队列的逻辑结构和存储结构。 4、熟练掌握队列的出队、入队等操作 四、实验报告要求 1、实验报告要按照实验报告格式规范书写。 *2、写出算法设计思路。 3、实验上要写出多批测试数据的运行结果。 4、结合运行结果，对程序进行分析。 题目四：Rails（ACM训练题） Description There is a famous railway station in PopPush City. Country there is incredibly hilly. The station was built in last century. Unfortunately, funds were extremely limited that time. It was possible to establish only a surface track. Moreover, it turned out that the数据结构-堆栈和队列实验报告
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