数据结构-2004-02-03栈和队列

3.7 队列的链式存储结构
一. 构造原理
队列的链式存储结构是用一个线性链表表 示一个队列， 指针 front 与rear 分别指向队头 元素与队尾元素所在的链结点。
struct queue_node { char data; struct queue_node *link; } struct queue_node *front, *rear;
约 定：
rear 指向当前队尾元素所在的位置, front 指向当前队头元素所在位置的前一个位置.
QUEUE[ M]
0
M-1
b c d
front rear
初始时, 队列为空, 有 front=-1 rear=-1 测试队列为空的条件是 front==rear
二. 进队算法
0 M-1
a b c d
数据结构
第一章 绪 论 第二章 线 性 表 第三章 栈和队列 第四章 串和数组 第五章 二叉树和树 第六章 图和广义表
第七章 排
第八章 查
序
找
第九章 文
件
第三章 栈和队列
3.1 栈的概念及其操作 1 堆栈的顺序存储结构 2 堆栈的链式存储结构 3.2 堆栈的应用举例 3.3 队列的基本概念及其操作 1 队列的顺序存储结构 2 队列的链式存储结构 3.4 队列的应用举例
front=front->link; if (front==Null) rear=Null;
ch=p->data;
free(p); } }
0 M-1
a b c d
front rear
char DELQ( char QUEUE[ ], int front, int rear) { if (front==rear) printf( ―Queue is empty!‖ ); else { front++; return(QUEUE[front]); } }
front=(front+1)%M
循环队列为空的条件：
rear==front
进队算法
int ADQ( char QUEUE[ ], int front, int rear,char x) { if ((rear+1)%M==front) { printf( ―Queue is full!‖ )； return(FALSE); else { rear=(rear+1)%M; QUEUE[rear]=x; return(TRUE); } }
3.4 栈的应用举例
1、设计一算法：判断一个算术表达式的圆括号是否 正确配对 例如： 100*（7+2*（4-1））
# define maxsize 100 int express() { char exp[maxsize]; char STACK[maxsize]; printf(―Please input the exp:\n‖); scanf(―%s‖,exp); top=-1; i=0; while(exp[i]!=‗\0‘) { if (exp[i]==‗(‘) PUSH( STACK, top, ‗(‗ ); if (exp[i]==‗)‘) if (pop( STACK, top )!=‗(‘) return(false); i++; } if(top!=-1) return(false); return(true);
top
e
二. 堆栈的基本操作
1. 2. 3. 4. 插入 PUSH(S,item) 删除 POP(S) 测试堆栈是否为空 EMPTY(S) 检索当前栈顶元素 TOP(S)
特殊性：
1. 其操作仅仅是一般线性表的操作的一个子集。 2. 插入和删除操作的位置受到限制。
3.2 堆栈的顺序存储结构
一. 构造原理
描述堆栈的顺序存储结构最简单的方法是利用一 维数组 STACK[ M ] 来表示, 同时定义一个整型变量 ( 不妨取名为 top ) 给出栈顶元素的位置.
STACK[M]
0 1 2 3 …… M-1
a b c d e
top=5
栈的定义：
#define M 1024; char STACK[M]; int top;
插入
先进先出
二. 队列的基本操作
1. 队列的插入 ADDQ(Q, item) 2. 队列的删除 DELQ(Q) 3. 测试队列是否为空 EMPTY(Q) 4. 检索当前队头元素 FRONTQ(Q) 5. 创建一个空队 CREATQ(Q)
特殊性：
1. 其操作仅仅是一般线性表的操作的一个子集。 2. 插入和删除操作的位置受到限制。
存在的问题
假溢出问题：
0 M-1
front
rear
四. 循环队列
把队列(数组)设想成头尾相连的循环表，使得 数组前部由于删除操作而导致的无用空间尽可能 得到重复利用，这样的队列称为循环队列。
M-2 M-1
0 0 1 2 3 4 ……
M-2 M-1
1
……
进队操作：rear=(rear+1)%M
: :
front rear
item
void ADDQ( char QUEUE[ ], int rear, char item ) { if (rear==M-1） printf( ―Queue is full!‖ ); else {
rear=rear+1;
QUEUE[rear]=item;
}
}
三. 出队算法
struct queue_node * rear, char item ) { p=(struct queue_node *)malloc(sizeof(struct queue_node )); // 申请一个链结点 // p->data=item; p->link=Null; if (rear ==Null) { rear=p; // 插入空队的情况 // front=rear; } else { p->link=rear; rear=p; // 插入非空队的情况 // } }
3 4
2
出队操作：front=(front+1)%M
约 定：
rear 指向当前队尾元素所在的位置, front 指向当前队头元素所在位置的前一个位置.
进队操作：rear=(rear+1)%M
rear=(rear+1)%M 循环队列满的条件是 (rear+1)%M==front
（始终有一个空元素）
出队操作：front=(front+1)%M
在一个初始为空的链接队列中依次插入数据元素 A, B, C, D 以后, 队列的状态为
front
rear
A
B
C
D
^
空队对应的链表为空链表，空队的标志是 rear= = Null
二. 入队算法
front
rear
…
item
^
p
算法：
void ADD_QUEUE( struct queue_node *front,
STACK[top]=item;
} } return(true);
三. 退栈(POP)算法
0 M-1
a b
c
d e
top
…
char POP( char STACK[ ], int top) { if (top == -1) printf( ―Stack is empty !‖ ); else { ch=STACK[top]; } } top=top –1; return(ch);
溢出
上溢 — 当堆栈已满时做插入操作. (top=M) 下溢 — 当堆栈为空时做删除操作. (top=0)
二. 进栈(PUSH)算法
0 M-1
a b
c
d
item
…
top
int PUSH( char STACK[ ], int top, char item ) { if (top==M) { printf( ―Stack is full !‖ ); return(false); } else { top=top+1;
3.3 堆栈的链式存储结构
一. 构造原理
链接堆栈就是用一个线性链表来实现 一个堆栈结构, 同时设置一个指针变量(top) 指出当前栈顶元素所在链结点的位置。当 栈为空时，有top=Null。
在一个初始为空的链接堆栈中依次插入数据元素 A, B, C, D 以后, 堆栈的状态为
top
栈顶
D C B
三. 退栈(pop)算法
top
item
......
^
P
char POP_STACK( struct stack_node *top ) { if (top == Null) printf( ―Stack is empty!‖ ); else { p=top; //暂时保存栈顶结点的地址// ch=top->data(top); //保存被删栈顶的数据信息// top=top->link; //删去栈顶结点// free(p); //释放被删结点// return(ch); }
三. 出队算法
front
rear
…
^
char DEL_QUEUE(struct queue_node * front, struct queue_node * rear) { if (front== Null) printf( ―Queue is empty!‖ ); else
{ p=front;
3.5 队列的基本概念及其操作
一. 队列的定义
队列简称队，是一种只允许在表的一端进行插 入操作, 而在表的另一端进行删除操作的线性表。为队头, 队头元素的位置 由front指出。