数据结构栈的定义及基本操作介绍
数据结构-栈与队列

栈 1.6栈的应用
运算符的优先级关系表在运算过程中非常重要,它是判定进栈、出栈的重要依据。
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栈
1.6栈的应用
下面以分析表达式 4+2*3-12/(7-5)为例来说明求解过程,从而总结出表达式求值的算 法。求解中设置两个栈:操作数栈和运算符栈。从左至右扫描表达式:# 4+2*3-12/(7-5) #, 最左边是开始符,最右边是结束符。表达式求值的过程如下表所示:
1.4栈的顺序存储结构
设计进栈算法——Push 函数。首先,判断栈是否已满,如果栈已满,就运用 realloc 函 数重新开辟更大的栈空间。如果 realloc 函数返回值为空,提示溢出,则更新栈的地址以及栈 的当前空间大小。最终,新元素入栈,栈顶标识 top 加 1。
stack的知识点

stack的知识点1. 栈的定义和特点栈(Stack)是一种具有特殊限制的线性数据结构,它的特点是“后进先出”(Last In First Out,LIFO)。
栈在计算机科学中有着广泛的应用,是一种非常重要的数据结构。
2. 栈的基本操作栈的基本操作包括入栈(push)和出栈(pop)两个操作。
•入栈操作:将元素添加到栈的顶部,使其成为新的栈顶元素。
•出栈操作:移除栈顶的元素,并返回被移除的元素。
除了入栈和出栈操作外,栈还支持其他操作,如获取栈顶元素(top)、判断栈是否为空(empty)、获取栈的大小(size)等。
3. 栈的实现方式栈可以使用数组或链表来实现。
•数组实现:使用数组来存储栈中的元素,通过一个指针来指示栈顶元素的位置。
入栈操作将元素添加到数组的末尾,出栈操作将指针向前移动一位。
•链表实现:使用链表来存储栈中的元素,每个节点包含一个数据元素和一个指向下一个节点的指针。
入栈操作将新元素插入链表的头部,出栈操作将头节点移除。
4. 栈的应用场景栈在计算机科学中有许多应用场景,以下是一些常见的应用场景。
•函数调用栈:在函数调用时,参数、局部变量和返回地址等信息会被压入栈中,函数返回时再从栈中弹出这些信息。
•表达式求值:栈可以用于解析和计算数学表达式,如中缀表达式的转换和后缀表达式的计算。
•括号匹配:栈可以用于检查表达式中的括号是否匹配,如圆括号、方括号和花括号等。
•浏览器的前进和后退功能:浏览器使用栈来记录用户访问的网页历史,通过栈的出栈和入栈操作实现前进和后退功能。
5. 栈的复杂度分析栈的入栈和出栈操作都只涉及到栈顶元素,所以这两个操作的时间复杂度都是O(1)。
而获取栈顶元素、判断栈是否为空和获取栈的大小等操作也都可以在O(1)时间内完成。
6. 总结栈是一种非常重要的数据结构,具有广泛的应用场景。
它的特点是“后进先出”,支持入栈和出栈等基本操作。
栈可以使用数组或链表来实现,常见的应用场景包括函数调用栈、表达式求值、括号匹配和浏览器的前进后退功能等。
数据结构栈说课稿

数据结构栈说课稿数据结构栈是计算机科学中一种重要的数据结构,它具有先进后出(Last-In-First-Out)的特点。
在本篇文章中,我将从深度和广度两个角度出发,对数据结构栈进行评估,并深入探讨它的多个方面。
一、基础知识介绍1.1 栈的定义栈是一种线性数据结构,具有一端插入和删除操作的特点。
插入操作称为进栈(push),删除操作称为出栈(pop)。
栈从一端进行操作,该端通常被称为栈顶(top),另一端称为栈底(bottom)。
1.2 栈的应用栈在计算机科学和实际应用中经常被使用,其中一些典型的应用场景包括:- 括号匹配:利用栈来判断表达式中的括号是否配对合法。
- 函数调用:函数调用时,需要在内存中保存当前函数的执行上下文等信息,通常使用栈来实现函数调用的过程。
- 浏览器的前进和后退功能:浏览器通过使用栈来记录用户的浏览历史,以便可以回退到先前访问过的页面。
二、深入探讨栈2.1 栈的实现方式栈可以通过数组或链表来实现。
使用数组实现的栈称为顺序栈,使用链表实现的栈称为链式栈。
2.2 栈的操作复杂度分析栈的基本操作包括进栈和出栈,它们的时间复杂度都是O(1),即常数时间。
这是因为栈的操作只涉及栈顶元素,而不需要遍历整个栈。
2.3 栈的扩展功能除了基本的进栈和出栈操作,栈还可以拥有一些扩展功能,例如:- 获取栈顶元素:通过查看栈顶元素,可以获取当前栈中最新的数据。
- 判断栈是否为空:可以通过判断栈是否为空来检查是否需要进行出栈操作。
- 获取栈中元素的个数:通过统计栈中元素的个数,可以了解栈的大小。
三、对栈的观点和理解数据结构栈在计算机科学中的应用非常广泛,对于理解许多算法和问题解决方法都起到了关键作用。
它的先进后出的特点使得栈在模拟现实世界的某些场景时非常方便,例如函数的调用和括号的匹配等。
在实际编程中,栈的应用也非常常见,比如使用栈可以实现逆序输出一个字符串、判断一个字符串是否为回文字符串等等。
栈还可以作为其他数据结构的辅助结构,例如在图算法中使用深度优先搜索(DFS)时,可以使用栈来保存搜索路径。
栈基本操作

栈基本操作栈是一种常见的数据结构,它遵循“先进后出”的原则。
在栈中,数据项只能在栈顶进行插入和删除操作,因此栈的基本操作包括:入栈、出栈、取栈顶元素、判断栈是否为空和清空栈。
一、入栈操作入栈操作是向栈中添加元素的过程。
在入栈操作中,新元素被添加到栈顶位置。
具体实现方法是将新元素压入栈顶,在栈顶添加一个新节点,使其指向旧的栈顶节点。
二、出栈操作出栈操作是从栈中移除元素的过程。
在出栈操作中,栈顶元素被删除,并返回被删除的元素。
具体实现方法是将栈顶元素弹出,使其指向下一个元素,然后返回弹出的元素。
三、取栈顶元素取栈顶元素操作是返回栈顶元素的值,而不删除该元素。
具体实现方法是返回栈顶指针所指向的元素。
四、判断栈是否为空判断栈是否为空操作是检查栈中是否有元素。
具体实现方法是检查栈顶指针是否为NULL。
如果栈顶指针为NULL,则表示栈为空;否则,栈中至少有一个元素。
五、清空栈清空栈操作是将栈中所有元素都删除。
具体实现方法是将栈顶指针设置为NULL,使所有元素都失去了指向下一个元素的指针。
以上就是栈的基本操作。
在实际应用中,栈是一种非常重要的数据结构,常用于递归算法、表达式求值、括号匹配、迷宫问题等领域。
除了上述基本操作外,还有一些较为复杂的栈操作,例如:栈的遍历、栈的排序、栈的合并等等。
在实际应用中,我们需要根据具体的需求选择合适的操作。
需要注意的是,栈是一种线性数据结构,因此它的时间复杂度为O(1),即入栈、出栈、取栈顶元素、判断栈是否为空、清空栈等操作的时间复杂度都为O(1)。
这也是栈被广泛应用的重要原因之一。
栈的基本操作

栈的基本操作栈是一种重要的数据结构,它在计算机科学中有着广泛的应用。
对于栈的基本操作,包括入栈(push)、出栈(pop)、获取栈顶元素,以及查看栈的大小(size)等操作。
1.入栈(push)入栈的操作就是往栈里压栈,把元素压入栈顶,以实现入栈操作。
在把元素压入栈时,栈的元素数量会增加1,压入元素的位置就是栈顶。
2.出栈(pop)出栈的操作是从栈顶弹出元素,以实现出栈操作。
当一个元素从栈顶弹出时,栈的大小就会减少1,弹出元素的位置就是栈顶。
3.获取栈顶元素要获取栈顶元素,我们需要从栈中取出元素,但是这并不会改变栈的大小。
由于栈的特性,我们可以通过取出栈顶的元素来获取它,而不需要从栈的其他位置获取。
4.查看栈的大小(size)查看栈的大小也就是查看栈中有多少元素。
要查看栈的大小,我们只要通过查看栈的长度即可,从而知道栈中有多少元素,从而了解栈的大小。
到此,我们对栈的基本操作基本有了一个概念,包括入栈(push)、出栈(pop)、获取栈顶元素以及查看栈的大小(size)。
栈的操作可以用入栈出栈的方式来表示,也可以用推入和弹出的方式来表示,它们都是栈的基本操作。
栈的操作跟其他的数据结构的操作有所不同,比如要存储数据的时候,需要先进行入栈操作,而当要取出数据的时候,需要先进行出栈操作,而不是像队列里面先进行出队操作,再进行入队操作。
栈也可以用来实现字符串操作、算数表达式求值、函数调用以及实现括号的匹配等等,这些都是栈的基本操作的应用。
总而言之,栈是一种重要的数据结构,其基本操作可以说是它的核心。
因此,学习栈的基本操作非常重要,只有掌握了它的基本操作,才可以正确的使用栈这种数据结构。
栈和队列的基本操作方法

栈和队列的基本操作方法栈和队列是常见的数据结构,它们在计算机科学中有着广泛的应用。
栈和队列都是一种线性数据结构,但它们在插入和删除元素的方式上有所不同。
接下来,将介绍栈和队列的基本操作方法,包括定义、插入、删除和查询等。
一、栈(Stack)的基本操作方法:1. 定义:栈是一种先进后出(Last-In-First-Out,LIFO)的数据结构。
类似于现实生活中的一叠盘子,只能在栈顶进行操作。
2.创建栈:可以使用数组或链表作为栈的底层数据结构。
通过创建一个空数组或链表,称之为栈顶指针或栈顶节点,初始时指向空,表示栈为空。
3. 入栈(Push):将一个元素添加到栈顶。
需要将新增元素放在栈顶指针或栈顶节点之后,更新栈顶指针或栈顶节点的指向。
4. 出栈(Pop):删除栈顶元素,并返回删除的元素值。
需要将栈顶指针或栈顶节点向下移动一个位置,指向下一个元素。
5. 获取栈顶元素(Top):返回栈顶元素的值,但不删除该元素。
只需访问栈顶指针或栈顶节点所指向的元素即可。
6. 判断栈是否为空(isEmpty):通过检查栈顶指针或栈顶节点是否为空来判断栈是否为空。
二、队列(Queue)的基本操作方法:1. 定义:队列是一种先进先出(First-In-First-Out,FIFO)的数据结构。
类似于现实生活中的排队,按照先后顺序依次进入队列,先进入队列的元素首先被删除。
2.创建队列:可以使用数组或链表作为队列的底层数据结构。
通过创建一个空数组或链表,分别设置一个队首指针和一个队尾指针,初始时指向空,表示队列为空。
3. 入队(Enqueue):将一个元素添加到队尾。
需要将新增元素放在队尾指针或队尾节点之后,更新队尾指针或队尾节点的指向。
4. 出队(Dequeue):删除队首元素,并返回删除的元素值。
需要将队首指针或队首节点向下移动一个位置,指向下一个元素。
5. 获取队首元素(Front):返回队首元素的值,但不删除该元素。
栈的概念理解

栈的概念理解栈是一种数据结构,它是一种特殊的线性表,只能在表的一端进行插入和删除操作,该一端被称为栈顶,另一端被称为栈底。
栈的特点是后进先出(Last In First Out, LIFO)。
在栈中,最后插入的元素最先弹出,而最先插入的元素最后弹出。
这就好像是一堆盘子,你只能在最上面放盘子和拿盘子,不能随意放在下面的盘子上。
栈的这种特性使得它非常适合解决一些具有“倒序”需求的问题。
栈的基本操作包括入栈和出栈。
入栈(Push)是指将元素放入栈顶;出栈(Pop)是指从栈顶弹出元素。
除此之外,还有一些常用的操作,比如获取栈顶元素(Top)、判断栈是否为空(Empty)、获取栈中元素的个数(Size)等。
栈的实现可以用数组或链表来完成。
使用数组实现的栈叫作顺序栈,使用链表实现的栈叫作链式栈。
对于顺序栈,我们需要定义一个数组和一个整数来表示栈。
数组用于存储栈中的元素,整数用于记录栈顶元素的下标。
一开始,栈为空,栈顶下标可以初始化为-1。
插入元素时,需要判断栈是否已满,如果已满则无法插入;如果未满,将元素放入栈顶,同时栈顶下标加1。
删除元素时,需要判断栈是否为空,如果为空则无法删除;如果不为空,将栈顶元素弹出,并将栈顶下标减1。
对于链式栈,我们需要定义一个结构体来表示栈中的节点。
节点包括一个数据域和一个指向下一个节点的指针域。
和顺序栈类似,链式栈也需要一个指针来表示栈顶元素。
插入元素时,需要创建一个新节点,并将栈顶指针指向该节点,新节点的指针域指向原来的栈顶元素。
删除元素时,需要判断栈是否为空,如果为空则无法删除;如果不为空,将栈顶节点删除,并将栈顶指针指向下一个节点。
栈的应用非常广泛。
在计算机科学中,栈是一种重要的数据结构,它被用于实现函数调用、表达式求值、编译器的语法分析、操作系统的进程管理等。
在编程中,我们可以使用栈来解决一些具有“倒序”性质的问题,比如字符串反转、括号匹配、计算逆波兰表达式等。
此外,栈还被用于图的深度优先搜索(DFS)算法中的节点遍历顺序。
数据结构实验报告栈

数据结构实验报告:栈摘要:本实验报告旨在介绍栈这一重要的数据结构,以及在实际应用中的使用。
栈是一种先进后出(LIFO)的数据结构,在计算机科学中有着广泛的应用。
本报告将详细介绍栈的定义、基本操作以及应用实例,并根据实验结果进行分析和总结。
1. 引言栈是一种基于线性表的数据结构,具有后进先出(LIFO)的特性。
它可以通过两个基本操作来实现:push(入栈)将元素添加到栈顶,pop(出栈)将栈顶元素移除。
栈在计算机科学中被广泛应用,如函数调用、表达式求值、括号匹配等。
2. 栈的实现栈可以通过数组或链表来实现。
数组实现的栈称为顺序栈,链表实现的栈称为链式栈。
无论是哪种实现方式,都需要实现以下基本操作:- push(element): 将元素添加到栈顶。
- pop(): 移除栈顶元素并返回。
- top(): 返回栈顶元素的值。
- isEmpty(): 判断栈是否为空。
- isFull(): 判断栈是否已满(仅顺序栈需要实现)。
3. 栈的应用3.1 函数调用栈在函数调用中起着关键作用。
每当一个函数被调用时,当前函数的局部变量、返回地址等信息都会被压入栈中。
当函数执行完毕时,这些信息会从栈中弹出,继续执行上一级函数。
3.2 表达式求值栈常用于表达式求值,特别是中缀表达式的转换和计算。
通过将中缀表达式转换为后缀表达式,可以方便地进行计算。
栈可以临时存储运算符,并根据运算符的优先级进行弹出和计算。
3.3 括号匹配栈的一个重要应用是括号匹配。
通过遍历字符串,将左括号压入栈中。
每当遇到右括号时,如果栈顶元素是匹配的左括号,则弹出栈顶元素;否则,表示括号不匹配。
4. 实验结果与分析根据我们对栈的实现和应用进行的实验,以下是我们得到的结论:- 通过数组实现的顺序栈在空间上存在一定的限制,可能会出现栈溢出的情况。
- 通过链表实现的链式栈没有空间限制,可以动态地添加和删除元素。
- 栈在函数调用和表达式求值中展现出了高效的性能,并能够简化程序的设计。
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北京理工大学珠海学院实验报告ZHUHAI CAMPAUS OF BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY 班级软件工程3班学号 150202102309姓名郭荣栋指导教师余俊杰成绩实验题目栈的实现与应用实验时间一、实验目的、意义(1)理解栈的特点,掌握栈的定义和基本操作。
(2)掌握进栈、出栈、清空栈运算的实现方法。
(3)熟练掌握顺序栈的操作及应用。
二、实验内容及要求1.定义顺序栈,完成栈的基本操作:建空栈、入栈、出栈、取栈顶元素(参见教材45页)。
2. 调用栈的基本操作,将输入的十进制数转换成十六进制数。
3. 调用栈的基本操作,实现表达式求值,如输入3*(7-2)#,得到结果15。
三、实验结果及分析(所输入的数据及相应的运行结果,运行结果要有提示信息,运行结果采用截图方式给出。
)四、程序清单(包含注释)1、2.#include<iostream>#include<cmath>#include<stdlib.h>using namespace std;#define OK 1#define ERROR 0#define OVERFLOW -2#define MAXSIZE 100#define INCREASEMENT 10#define STACK_INIT_SIZE 100#define STACKINCREMENT 10typedef int SElemType;typedef int Status;typedef struct{SElemType *base;SElemType *top;int stacksize;}Sqstack;void StackTraverse(Sqstack S){while (S.top != S.base){cout << *(S.top-1) << endl;S.top--;}}Status InitStack(Sqstack &S){S.base=(SElemType*)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));if(!S.base){exit(OVERFLOW);}S.top=S.base;S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;return OK;}Status GetTop(Sqstack &S, SElemType &e){if (S.top == S.base)return ERROR;e = *(S.top - 1);cout<<e<<endl;cout << "The stack is:" << endl;StackTraverse(S);return OK;}Status push(Sqstack &S,SElemType e){if(S.top-S.base>=S.stacksize){S.base=(SElemType*)realloc(S.base,(INCREASEMENT+S.stac ksize)*sizeof(SElemType));if(!S.base)exit(OVERFLOW);S.top=S.base+S.stacksize;S.stacksize+=STACKINCREMENT;}*S.top++=e;return OK;}Status Pop(Sqstack &S, SElemType &e) {if (S.base == S.top)return ERROR;e = *--S.top;return OK;}Status StackEmpty(Sqstack S){return (S.top == S.base);}void main(){Sqstack S;int a,b,e;InitStack(S);printf("请键入栈的十进制数值:");cin>>a;while(a){push(S,a%16);a=a/16;}printf("此时栈顶元素为:");GetTop(S,e);printf("转换为十六进制数为:");while(!StackEmpty(S)){Pop(S,b);printf("%x",b);}printf("\n");system("pause");}3.#include<iostream>#include<stdio.h>#include<malloc.h>#include<stdlib.h>using namespace std;#define OK 1#define ERROR 0#define OVERFLOW 0#define STACK_INIT_SIZE 100 #define STACKINCREMENT 10typedef int SElemType; typedef int Status;typedef float OperandType;typedef struct{SElemType *base;SElemType *top;int stacksize;}SqStack;void StackTraverse(SqStack S) {while (S.top != S.base){cout << *(S.top-1) << endl;S.top--;}Status InitStack(SqStack &S){S.base=(SElemType*)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));if(!S.base){exit(OVERFLOW);}S.top=S.base;S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;return OK;}Status StackEmpty(SqStack S){if(S.top==S.base)return OK;return ERROR;}Status GetTop(SqStack S, SElemType &e){if (StackEmpty(S))return ERROR;e = *(S.top - 1);return OK;Status push(SqStack &S,SElemType e){if(S.top-S.base>=S.stacksize){S.base=(SElemType*)realloc(S.base,(STACKINCRE MENT+S.stacksize)*sizeof(SElemType));if(!S.base)return OVERFLOW;S.top=S.base+S.stacksize;S.stacksize+=STACKINCREMENT;}*S.top++=e;return OK;}Status Pop(SqStack &S, SElemType &e){if (S.base == S.top)return ERROR;e = *--S.top;return OK;}char a[7][7]={'>','>','<','<','<','>','>','>','>','<','<','<','>','>','>','>','>','>','<','>','>','>','>','>','>','<','>','>','<','<','<','<','<','=','\0','>','>','>','>','\0','>','>','<','<','<','<','<','\0','='}; int In(char);char Precede(char x,char y){int i,j;i=In(x);j=In(y);return a[i][j];}Status operate(int a,char theta,int b) {switch(theta){case'+':return a+b;case'-':return a-b;case'*':return a*b;case'/':return a/b;}}Status In(char theta) {int n;switch(theta){case'+':n=0;break;case'-':n=1;break;case'*':n=2;break;case'/':n=3;break;case'(':n=4;break;case')':n=5;break;case'#':n=6;break;}return n;}OperandType EvaluateExpression(){char c,d[100];int i,e,a,b,theta,num;SqStack Optr,Opnd;InitStack(Optr);push(Optr,'#');InitStack(Opnd);printf("请输入一串表达式并以'#'结尾:");c=getchar();GetTop(Optr,e);while(c!='#'||e!='#'){if((c>='0'&&c<='9')||c=='.'){i=0;do{d[i++]=c;c=getchar();}while(c>='0'&&c<='9');d[i]='\0';num=atoi(d);push(Opnd,num);}else{GetTop(Optr,e);switch(Precede(e,c)){case'<':push(Optr,c);c=getchar();break;case'=':Pop(Optr,e);c=getchar();break;case'>':Pop(Optr,theta);Pop(Opnd,b);Pop(Opnd,a);push(Opnd,operate(a,theta,b));break;};}GetTop(Optr,e);}GetTop(Opnd,e);return e;}int main(){printf("表达式结果为:%0.2f\n",EvaluateExpression());system("pause");return 0;}。