栈和队列(定义和实现)
栈和队列的实验报告
栈和队列的实验报告栈和队列的实验报告引言：栈和队列是计算机科学中常用的数据结构，它们在算法设计和程序开发中起着重要的作用。
本实验旨在通过实际操作和观察，深入理解栈和队列的概念、特点以及它们在实际应用中的作用。
一、栈的实验1.1 栈的定义和特点栈是一种具有特殊操作约束的线性数据结构，它的特点是“先进后出”（Last-In-First-Out，LIFO）。
栈的操作包括入栈（push）和出栈（pop），入栈操作将元素放入栈顶，出栈操作将栈顶元素移除。
1.2 实验步骤在本次实验中，我们使用编程语言实现了一个栈的数据结构，并进行了以下实验步骤：1.2.1 创建一个空栈1.2.2 向栈中依次压入若干元素1.2.3 查看栈顶元素1.2.4 弹出栈顶元素1.2.5 再次查看栈顶元素1.3 实验结果通过实验，我们观察到栈的特点：最后入栈的元素最先出栈。
在实验步骤1.2.2中，我们依次压入了元素A、B和C，栈顶元素为C。
在实验步骤1.2.4中，我们弹出了栈顶元素C，此时栈顶元素变为B。
二、队列的实验2.1 队列的定义和特点队列是一种具有特殊操作约束的线性数据结构，它的特点是“先进先出”（First-In-First-Out，FIFO）。
队列的操作包括入队（enqueue）和出队（dequeue），入队操作将元素放入队尾，出队操作将队头元素移除。
2.2 实验步骤在本次实验中，我们使用编程语言实现了一个队列的数据结构，并进行了以下实验步骤：2.2.1 创建一个空队列2.2.2 向队列中依次插入若干元素2.2.3 查看队头元素2.2.4 删除队头元素2.2.5 再次查看队头元素2.3 实验结果通过实验，我们观察到队列的特点：最先入队的元素最先出队。
在实验步骤2.2.2中，我们依次插入了元素X、Y和Z，队头元素为X。
在实验步骤2.2.4中，我们删除了队头元素X，此时队头元素变为Y。
三、栈和队列的应用栈和队列在实际应用中有广泛的应用场景，下面简要介绍一些常见的应用：3.1 栈的应用3.1.1 表达式求值：通过栈可以实现对表达式的求值，如中缀表达式转换为后缀表达式，并计算结果。
python实现stack（栈）和队列（queue）
python实现stack（栈）和队列（queue）栈和队列是两种基本的数据结构，同为容器类型。
两者根本的区别在于：stack:后进先出这⾥写图⽚描述queue:先进先出这⾥写图⽚描述stack和queue是没有查询具体某⼀个位置的元素的操作的。
但是他们的排列是按顺序的对于stack我们可以使⽤python内置的list实现，因为list是属于线性数组，在末尾插⼊和删除⼀个元素所使⽤的时间都是O(1),这⾮常符合stack的要求。
当然，我们也可以使⽤链表来实现。
stack的实现代码（使⽤python内置的list），实现起来是⾮常的简单，就是list的⼀些常⽤操作class Stack(object):def __init__(object):self.stack = []def push(self, value):self.stack.append(value)def pop(self):if self.stack:self.stack.pop()else:raise LookupError('stack is empty!')def is_empty(self):return bool(self.stack)def top(self):#取出⽬前stack中最新的元素return self.stack[-1]定义如下的链表来实现队列数据结构：这⾥写图⽚描述定义⼀个头结点，左边指向队列的开头，右边指向队列的末尾，这样就可以保证我们插⼊⼀个元素和取出⼀个元素都是O(1)的操作，使⽤这种链表实现stack也是⾮常的⽅便。
实现代码如下：class Head(object):def __init__(self):self.left = Noneself.right = Noneclass Node(object):def __init__(self, value):self.value = valueself.next = Noneclass Queue(object):def __init__(self):#初始化节点self.head = Head()def enqueue(self, value):#插⼊⼀个元素newnode = Node(value)p = self.headif p.right:#如果head节点的右边不为NOne#说明队列中已经有元素了#就执⾏下列的操作temp = p.rightp.right = newnodetemp.next = newnodeelse:#这说明队列为空，插⼊第⼀个元素p.right = newnodep.left = newnodedef dequeue(self):#取出⼀个元素p = self.headif p.left and (p.left == p.right):#说明队列中已经有元素#但是这是最后⼀个元素temp = p.leftp.left = p.right = Nonereturn temp.valueelif p.left and (p.left != p.right):#说明队列中有元素，⽽且不⽌⼀个 temp = p.leftp.left = temp.nextreturn temp.valueelse:#说明队列为空#抛出查询错误raise LookupError('queue is empty!') def is_empty(self):if self.head.left:return Falseelse:return Truedef top(self):#查询⽬前队列中最早⼊队的元素if self.head.left:return self.head.left.valueelse:raise LookupError('queue is empty!')。
数据结构栈和队列实验报告
数据结构栈和队列实验报告实验报告：数据结构栈和队列一、实验目的1.了解栈和队列的基本概念和特点；2.掌握栈和队列的基本操作；3.掌握使用栈和队列解决实际问题的方法。
二、实验内容1.栈的基本操作实现；2.队列的基本操作实现；3.使用栈和队列解决实际问题。
三、实验原理1.栈的定义和特点：栈是一种具有后进先出(LIFO)特性的线性数据结构，不同于线性表，栈只能在表尾进行插入和删除操作，称为入栈和出栈操作。
2.队列的定义和特点：队列是一种具有先进先出(FIFO)特性的线性数据结构，不同于线性表，队列在表头删除元素，在表尾插入元素，称为出队和入队操作。
3.栈的基本操作：a.初始化：建立一个空栈；b.入栈：将元素插入栈的表尾；c.出栈：删除栈表尾的元素，并返回该元素；d.取栈顶元素：返回栈表尾的元素，不删除。
4.队列的基本操作：a.初始化：建立一个空队列；b.入队：将元素插入队列的表尾；c.出队：删除队列表头的元素，并返回该元素；d.取队头元素：返回队列表头的元素，不删除。
四、实验步骤1.栈的实现：a.使用数组定义栈，设置栈的大小和栈顶指针；b.实现栈的初始化、入栈、出栈和取栈顶元素等操作。
2.队列的实现：a.使用数组定义队列，设置队列的大小、队头和队尾指针；b.实现队列的初始化、入队、出队和取队头元素等操作。
3.使用栈解决实际问题：a.以括号匹配问题为例，判断一个表达式中的括号是否匹配；b.使用栈来实现括号匹配，遍历表达式中的每个字符，遇到左括号入栈，遇到右括号时将栈顶元素出栈，并判断左右括号是否匹配。
4.使用队列解决实际问题：a.以模拟银行排队问题为例，实现一个简单的银行排队系统；b.使用队列来模拟银行排队过程，顾客到达银行时入队，处理完业务后出队，每个顾客的业务处理时间可以随机确定。
五、实验结果与分析1.栈和队列的基本操作实现：a.栈和队列的初始化、入栈/队、出栈/队以及取栈顶/队头元素等操作均能正常运行；b.栈和队列的时间复杂度均为O(1)，操作效率很高。
大学数据结构课件--第3章 栈和队列
栈满 top-base=stacksize
top
F
E
D C B
top top top top top top base
入栈PUSH(s,x):s[top++]=x; top 出栈 POP(s,x):x=s[--top]; top
base
4
A
3.1 栈
例1：一个栈的输入序列为1,2,3，若在入栈的过程中 允许出栈，则可能得到的出栈序列是什么？ 答： 可以通过穷举所有可能性来求解：
3.2 栈的应用举例
二、表达式求值
“算符优先法”
一个表达式由操作数、运算符和界限符组成。 # 例如：3*（7-2*3） （1）要正确求值，首先了解算术四则运算的规则 a.从左算到右 b.先乘除后加减 c.先括号内，后括号外 所以，3*（7-2*3）=3*(7-6)=3*1=3
9
3.2 栈的应用举例
InitStack(S); while (!QueueEmpty(Q))
{DeQueue(Q,d);push(S,d);}
while (!StackEmpty(S)) {pop(S,d);EnQueue(Q,d);} }
第3章 栈和队列
教学要求：
1、掌握栈和队列的定义、特性，并能正确应用它们解决实 际问题；
用一组地址连续的存储单元依次存放从队头到队尾的元素， 设指针front和rear分别指示队头元素和队尾元素的位置。
Q.rear 5 4 Q.rear 3 2 3 2 5 4 Q.rear 3 3 5 4 5 4
F E D C
C B A
Q.front
2 1 0
C B
Q.front 2 1 0
栈和队列先进先出和后进先出的数据结构
栈和队列先进先出和后进先出的数据结构栈和队列是常用的数据结构，它们分别以先进先出（FIFO）和后进先出（LIFO）的方式来组织和管理数据。
在许多编程语言中，栈和队列被广泛应用于解决各种问题。
本文将从定义、特点、应用和实现这几个方面来介绍栈和队列。
一、定义栈（Stack）是一种只允许在固定一端进行插入和删除操作的线性数据结构。
这一端被称为栈顶，而另一端被称为栈底。
栈的特点是先进后出。
队列（Queue）是一种先进先出的线性数据结构，允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作。
插入操作在队列的尾部进行，删除操作则在队列的头部进行。
二、特点2.1 栈的特点（1）插入和删除操作只能在栈顶进行，保证数据的顺序。
（2）栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，也就是最后插入的元素最先被删除。
（3）栈只能在栈顶进行插入和删除操作，不允许在中间或者底部进行操作。
2.2 队列的特点（1）插入操作只能在队列的尾部进行，保证数据的顺序。
（2）删除操作只能在队列的头部进行，始终删除最先插入的元素。
（3）队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，也就是最先插入的元素最早被删除。
三、应用3.1 栈的应用（1）函数调用和递归：栈被用于保存函数调用时的局部变量和返回地址。
（2）表达式求值：使用栈来实现中缀表达式转换为后缀表达式，然后计算结果。
（3）括号匹配：通过栈检查括号是否配对合法。
（4）浏览器的前进和后退：把浏览器的访问记录保存在栈中，方便前进和后退操作。
3.2 队列的应用（1）任务调度：使用队列管理任务，在现有任务执行完毕后按照先后顺序执行新任务。
（2）缓存管理：常用的缓存淘汰策略是先进先出，即最早进入缓存的数据最早被淘汰。
（3）消息队列：实现进程间的异步通信，提高系统的并发性和可扩展性。
（4）打印队列：打印任务按照先后顺序排队执行，保证打印的顺序。
四、实现栈和队列可以通过数组或链表来实现。
使用数组实现的栈和队列称为顺序栈和顺序队列，而使用链表实现的栈和队列称为链式栈和链式队列。
信息学奥赛知识点(十二)—栈和队列
栈和队列是信息学竞赛中经常涉及的数据结构，它们在算法和程序设计中有着广泛的应用。
掌握栈和队列的基本原理和操作方法，对于参加信息学竞赛的同学来说是非常重要的。
本文将深入探讨栈和队列的相关知识点，帮助大家更好地理解和掌握这两种数据结构。
一、栈的定义与特点栈是一种先进后出（LIFO）的数据结构，它的特点是只允许在栈顶进行插入和删除操作。
栈可以用数组或链表来实现，常见的操作包括压栈（push）、出栈（pop）、获取栈顶元素（top）等。
栈的应用非常广泛，比如在计算机程序中，函数的调用和返回值的存储就是通过栈来实现的。
二、栈的基本操作1. 压栈（push）：将元素压入栈顶2. 出栈（pop）：将栈顶元素弹出3. 获取栈顶元素（top）：返回栈顶元素的值，但不把它从栈中移除4. 判空：判断栈是否为空5. 获取栈的大小：返回栈中元素的个数三、栈的应用1. 括号匹配：利用栈来检查表达式中的括号是否匹配2. 表达式求值：利用栈来实现中缀表达式转换为后缀表达式，并进行求值3. 迷宫求解：利用栈来实现迷宫的路径搜索4. 回溯算法：在深度优先搜索和递归算法中，通常会用到栈来保存状态信息四、队列的定义与特点队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，它的特点是只允许在队尾进行插入操作，在队首进行删除操作。
队列同样可以用数组或链表来实现，常见的操作包括入队（enqueue）、出队（dequeue）、获取队首元素（front）、获取队尾元素（rear）等。
队列在计算机领域也有着广泛的应用，比如线程池、消息队列等都可以用队列来实现。
五、队列的基本操作1. 入队（enqueue）：将元素插入到队列的末尾2. 出队（dequeue）：从队列的头部删除一个元素3. 获取队首元素（front）：返回队列的头部元素的值4. 获取队尾元素（rear）：返回队列的尾部元素的值5. 判空：判断队列是否为空6. 获取队列的大小：返回队列中元素的个数六、队列的应用1. 广度优先搜索算法（BFS）：在图的搜索中，通常会用队列来实现BFS算法2. 线程池：利用队列来实现任务的调度3. 消息队列：在分布式系统中，常常会用队列来进行消息的传递4. 最近最少使用（LRU）缓存算法：利用队列实现LRU缓存淘汰在信息学竞赛中，栈和队列的相关题目经常出现，并且有一定的难度。
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。
数据结构 3.1栈和队列(顺序及链栈定义和应用)
假设从终端接受了这样两行字符： whli##ilr#e（s#*s) outcha@putchar(*s=#++)；
则实际有效的是下列两行： while (*s) putchar(*s++)；
例4：迷宫求解
通常用 “回溯 试探方 法”求 解
##########
# Q # $ $ $ #
#
# #$ $ $ # #
3.1 栈的类型定义
实例引进 考虑问题：一个死胡同，宽度只能够一辆车进 出，现有三辆汽车依次进入胡同停车，后A车 要离开，如何处理？ 用计算机模拟以上问题
小花车
小明家 小花家 能能家 点点家 强强家
小花车
点点车 强强车
基本概念
栈(STACK) ——一种限定性的 数据结构，限定只能在表的一端 进行插入和删除的线性表。
# $ $ # #
#
## ##
##
# #
##
# # #
#
## # ## # # #
#
Q #
##########
求迷宫路径算法的基本思想
若当前位置“可通”，则纳入路径，继续( 向东)前进; 若当前位置“不可通”，则后退，换方向 继续探索; 若四周“均无通路”，则将当前位置从路 径中删除出去。
一 顺序栈
顺序栈存储的特点 顺序栈各个基本操作顺序实现 完整的顺序栈c语言程序 模拟停车场
一 顺序栈
存储特点
利用一组地址连续的存储单元依次存放 自栈底到栈顶的数据元素
c语言中可用数组来实现顺序栈
设置栈顶指针Top
elem[arrmax]
a1 a2 a3 a4
Top
top的值
elem[arrmax]
栈与队列LIFO和FIFO的数据结构
栈与队列LIFO和FIFO的数据结构栈与队列：LIFO和FIFO的数据结构数据结构是计算机科学中非常重要的概念，它可以帮助我们组织和管理数据，提高算法的效率和性能。
其中，栈和队列是两种常见的数据结构，分别以LIFO（Last In, First Out）和FIFO（First In, First Out）的方式进行数据的存取和处理。
本文将对栈和队列的定义、特性以及应用进行详细介绍。
一、栈的定义和特性栈是一种线性数据结构，具有后进先出（LIFO）的特性。
它可以通过两个主要操作来实现：入栈（push）和出栈（pop）。
入栈操作将数据元素添加到栈顶，而出栈操作则将栈顶的元素移除。
栈的特性使得它具有一些独特的应用场景。
首先，栈被广泛应用于程序运行时的函数调用过程中。
每当一个函数被调用时，相关的信息（如局部变量、返回地址等）将被入栈保存，在函数返回时再通过出栈操作恢复。
其次，栈也可用于实现逆波兰表达式的计算，其中运算符和操作数通过栈的入栈和出栈操作进行处理。
二、队列的定义和特性队列也是一种线性数据结构，具有先进先出（FIFO）的特性。
它支持两个主要操作：入队（enqueue）和出队（dequeue）。
入队操作将元素添加到队列的末尾，而出队操作则将队列的首个元素移除。
类似于栈，队列也有其特定的应用场景。
首先，队列广泛应用于多线程和多进程的协调，例如任务调度、消息传递等。
其次，队列还被用于实现广度优先搜索算法，其中待搜索的节点被按层级顺序排列。
三、栈和队列的比较和应用场景尽管栈和队列都是线性数据结构，但它们的特性差异决定了它们的适用场景也不同。
1. 栈的应用场景栈的后进先出特性使得它适合于需要反向迭代的场景。
例如，在计算机程序中，栈被用于实现递归函数的迭代，以及进行深度优先搜索算法等。
2. 队列的应用场景队列的先进先出特性使得它适合于需要顺序处理的场景。
例如，在操作系统中，队列被广泛用于进程调度、磁盘输入输出等。
数据结构栈和队列实验报告
数据结构栈和队列实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解和掌握数据结构中的栈和队列的基本概念、操作原理以及实际应用。
通过编程实现栈和队列的相关操作，加深对其特性的认识，并能够运用栈和队列解决实际问题。
二、实验环境本次实验使用的编程语言为C+＋，开发工具为Visual Studio 2019。
三、实验原理（一）栈栈（Stack）是一种特殊的线性表，其操作遵循“后进先出”（Last In First Out，LIFO）的原则。
可以将栈想象成一个只有一端开口的容器，元素只能从开口端进出。
入栈操作（Push）将元素添加到栈顶，出栈操作（Pop）则从栈顶移除元素。
（二）队列队列（Queue）也是一种线性表，但其操作遵循“先进先出”（FirstIn First Out，FIFO）的原则。
队列就像是排队买票的队伍，先到的人先接受服务。
入队操作（Enqueue）将元素添加到队列的末尾，出队操作（Dequeue）则从队列的头部移除元素。
四、实验内容（一）栈的实现与操作1、定义一个栈的数据结构，包含栈顶指针、存储元素的数组以及栈的最大容量等成员变量。
2、实现入栈（Push）操作，当栈未满时，将元素添加到栈顶，并更新栈顶指针。
3、实现出栈（Pop）操作，当栈不为空时，取出栈顶元素，并更新栈顶指针。
4、实现获取栈顶元素（Top）操作，返回栈顶元素但不进行出栈操作。
5、实现判断栈是否为空（IsEmpty）和判断栈是否已满（IsFull）的操作。
（二）队列的实现与操作1、定义一个队列的数据结构，包含队头指针、队尾指针、存储元素的数组以及队列的最大容量等成员变量。
2、实现入队（Enqueue）操作，当队列未满时，将元素添加到队尾，并更新队尾指针。
3、实现出队（Dequeue）操作，当队列不为空时，取出队头元素，并更新队头指针。
4、实现获取队头元素（Front）操作，返回队头元素但不进行出队操作。
5、实现判断队列是否为空（IsEmpty）和判断队列是否已满（IsFull）的操作。
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cout << endl;
}
#endif
【后记】没什么好说的，你可以清楚的看到，在单链表的基础上，栈和队列的实现是如此的简单，这也是我对于原书重复建设不满的最大原因。
{
Type p = *GetNext();
RemoveAfter();
IsEmpty();
return p;
}
Type GetFront()
{
return *GetNext();
}
List<Type> ::MakeEmpty;
List<Type> ::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;
cout << endl << "构造一个空栈" << endl;
Stack<int> a;
cout << "将1～20入栈，然后再出栈" << endl;
#define Queue_H
#include "List.h"
template <class Type> class Queue : List<Type>//队列定义
{
public:
void EnQueue(const Type &value)
{
LastInsert(value);
}
Type DeQueue()
void t << endl << "整型队列测试" << endl;
cout << endl << "构造一个空队列" << endl;
Queue<int> a;
cout << "将1～20入队，然后再出队" << endl;
for (int i = 1; i <= 20; i++) a.EnQueue(i);
for (int i = 1; i <= 20; i++) a.Push(i);
while (!a.IsEmpty()) cout << a.Pop() << ' ';
cout << endl;
}
#endif
#ifndef QueueTest_H
#define QueueTest_H
#include "Queue.h"
}
Type Pop()
{
Type p = *GetNext();
RemoveAfter();
return p;
}
Type GetTop()
{
return *GetNext();
}
List<Type> ::MakeEmpty;
List<Type> ::IsEmpty;
};
#endif
队列的定义和实现
#ifndef Queue_H
栈的定义和实现
#ifndef Stack_H
#define Stack_H
#include "List.h"
template <class Type> class Stack : List<Type>//栈类定义
{
public:
void Push(Type value)
{
Insert(value);
数据结构学习（C++）—栈和队列（定义和实现）
happycock（原作）转自CSDN
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。