3数据结构教案 - 栈和队列
数据结构教案-详细版-第3章栈和队列教案
xxxx学院教案首页xxxx学院教案附页第一学时（栈的定义、常用操作与顺序存储的实现）一、情景导入（1）引出栈的概念由线性表引出栈：栈是线性表的一种，只是在操作上，与线性表有所差别。
如果没有道具，借用课本，粉笔盒或学生自主进行展示。
（2）进入主题，讲解栈的特点与线性表进行类比，栈与基础线性表的差别，在于它的操作受限、取数的方式不如线性表自由。
可以结合图3-1中的图示，引导学生回想存取碗时的具体操作，帮助学生领悟栈的特点。
图3-1 一摞碗二、知识讲解（1）栈的特点结合图3-2中栈的结构图，对栈的操作原则——后进先出，进行讲解。
图3-2 栈的结构图（2）栈的常用操作栈的常用操作如下：•创建栈（初始化栈）•判断栈是否为空•进栈•出栈•获取栈顶元素•获取栈的长度•销毁栈在对栈的原则进行讲解之后，对栈中常用操作进行总结。
（3）栈的顺序存储实现栈是线性表的一种，顺序存储的栈是一种顺序表。
在知识点（2）提到的操作中，进栈和出栈是可以展示出栈特点的特色操作，可以结合图示，对这两种操作的实现进行详细说明；此外，简单叙述栈中其余功能的实现方法。
在讲解完顺序栈中的各种操作之后，结合书中例3-1给出的代码，带领学生掌握栈的实现方法。
第二学时（栈的链式存储实现）一、知识回顾（1）对上节课留的作业进行答疑。
（2）回顾总结上节课的内容，引出本节课主题。
上个学时讲解了栈的定义、栈的特点与栈的顺序实现，本学时来探讨栈的链式存储实现。
二、知识讲解（1）链栈的数据结构定义链栈是一种链表，与顺序栈相同，链栈在操作时也受到限制，遵循“后进先出”的原则。
结合链表的数据结构定义，引导学生完成链栈的数据结构定义。
（2）链栈的实现链栈的存储方式与链表相同，操作原则与顺序栈相同。
从这两点出发进行分析，引导学生找到链栈实现的思路，然后给学生留出一定时间，由学生自主分析巩固链栈操作的实现方法，之后结合学生自主实现链栈时遇到的问题，对链栈进行讲解。
（用栈实现四则运算）三、情境引入通过计算机的算术运算功能，引出本学时的主题：计算机的基本功能大多都是基于对数据的操作，给出一个运算式，计算机能迅速计算出结果，若运算时有误，如运算式“1+3*（2+5”，右边少了一个“）”，编绎器会立刻检查出错误并报告，那么计算机是如何做到的呢？藉由以上问题，引出逆波兰表达式。
《数据结构栈和队列》课件
网络通信
在网络通信中，数据包按 照到达顺序进入队列，等 待处理。
打印任务管理
打印任务按照到达顺序进 入队列，等待打印机的空 闲时间进行处理。
05
栈与队列的比较
结构比较
栈和队列是两种不同的数据结构，它们在结构上有明显的区 别。
课程目标
掌握栈和队列的基本 概念、原理和应用场 景；
能够运用栈和队列解 决实际问题和算法设 计。
理解栈和队列在解决 实际问题中的作用和 优势；
02
数据结构概述
数据结构定义
数据结构定义
数据结构是数据元素之间相互关系和数据元素属性的 抽象表示。
数据结构组成
数据元素、数据元素之间的关系和数据元素的属性。
表达式求值：例如，括号内的运算优先级高于括号外的运算，可以使用栈来保存括 号和运算符，以便正确地计算表达式的值。
深度优先搜索（DFS）：在图的遍历中，可以使用栈来保存待访问的节点，实现深 度优先搜索。
04
队列（Queue）
队列的定义
01
队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，用于存储元素的集 合。
07
总结与展望
本章总结
栈和队列是两种常见的数据结构，具有特定的操作规则和特性。
通过学习栈和队列，我们掌握了先进先出（FIFO）和后进先出（LIFO）的 原理，以及如何在程序中实现这些数据结构。
本章还介绍了栈和队列在实际问题中的应用，如括号匹配、表达式求值等 。
数据结构的发展趋势与未来展望
01
随着计算机技术的不断发展，数据结构也在不断演进
02
队列中的元素遵循先入队后出队的规则，即最早进入队列的元
数据结构教案第3章 栈和队列
LinkQueue q;
QElemType eq;
if(newcolor==g[e.row][e.col]) return ERROR; oldcolor= g[e.row][e.col];
DeQueue(q, eq); i=eq.row; j=eq.col; g[i][j]=newcolor; if((i-1>=0)&&(g[i-1][j]=oldcolor) { e.row=i-1; e.col=j; EnQueue(q, e); } if((i+1<=m-1)&&(g[i+1][j]=oldcolor) {e.row=i+1; e.col=j; EnQueue(q, e); } ....................... }\*while return OK; }\*Change_Color
\*栈满
●出栈
Status Pop(SqStack &S, SElemType &e) { if (S.top==S.base) return ERROR; e=*--S.top; rபைடு நூலகம்turn OK; }
●链式存储结构：图3.3(P47) 栈空：S为空指针；栈满：动态分
配，除非溢出。 data next
3．2栈的应用举例 3.2.1 数制转换 十进制N和其它进制数的转换是计算机实现计算 的基本问题,其解决方法很多,其中一个简单算法基 于下列原理: N=(n div d)*d+n mod d ( 其中:div为整除运算,mod为求余运算) 例如 (1348)10=(2504)8，其运算过程如下： n n div 8 n mod 8 1348 168 4 168 21 0 21 2 5 2 0 2
数据结构详细教案——栈和队列资料
数据结构教案第三章栈和队列目录3.1栈的基本概念 (2)3.1.1 栈的抽象数据类型定义 (2)3.1.2 顺序栈 (2)3.1.3 链栈 (4)3.2栈的应用 (4)3.2.1 数制转换：将十进制数N转换成其他d进制数 (4)3.2.2 括号匹配的检验 (4)3.2.3 行输入处理程序 (4)3.2.4 迷宫求解 (5)3.2.5 表达式求值 (5)3.3栈与递归的实现 (6)3.4队列的基本概念 (6)3.4.1 队列的抽象数据类型定义 (6)3.4.2 链队列 (7)3.4.3 循环队列 (8)3.5队列与栈的应用 (8)3.5.1 离散事件模拟 (8)第3章栈和队列3.1 栈的基本概念3.1.1 栈的抽象数据类型定义1、栈的逻辑特征1）限定在表尾进行插入或删除操作的线性表；2）栈顶——表尾端；栈底——表头端3）后进先出的线性表2、抽象数据类型的定义ADT Stack{数据对象：D={a i |a i∈ElemSet, i=1,2,…,n, n≥0}数据关系：R={R1},R1={<a i-1,a i>|a i-1,a i∈D, i=2,3,…,n }基本操作：InitStack( &S )操作结果：构造一个空的栈SDestroyStack( &S )初始条件：栈S已存在操作结果：销毁栈SClearStack( &S )初始条件：栈S已存在操作结果：将栈S重置为空栈StackEmpty( S )初始条件：栈S已存在操作结果：若S为空栈，则返回TRUE，否则返回FALSEStackLength( S )初始条件：栈S已存在操作结果：返回栈S中数据元素的个数GetTop( S, &e )初始条件：栈S已存在且非空操作结果：用e返回S中栈顶元素Push( &S, e )初始条件：栈S已存在操作结果：插入元素e为新的栈顶元素Pop( &S, &e )初始条件：栈S已存在且非空操作结果：删除S的栈顶元素，并用e返回其值StackTraverse( S, visit( ) )初始条件：栈S已存在且非空操作结果：从栈底到栈顶依次对S的每个数据元素调用函数visit( )。
数据结构栈和队列教案
= m0*m2 = 2 ✓ 出栈序列中1在第2位。1前有2后有3，
出栈序列为 {2, 1, 3}。= m1*m1 = 1 ✓ 出栈序列中1在第3位。前面2个元素有
m2 = 2个出栈序列：{2, 3, 1}, {3, 2, 1}。 = m2*m0 = 2
✓ n = 4，m4 = 14: = m0*m3+m1*m2+m2*m1+m3*m0
//出栈
virtual bool getTop(E& x) = 0; //取栈顶
virtual bool IsEmpty() = 0;
//判栈空
virtual bool IsFull() = 0;
//判栈满
}；
4
栈的数组存储表示 — 顺序栈
01 2 3 4 5 6 7 8 9 elements
maxSize-1
E *newArray = new E[2*maxSize];
//创建更大的存储数组
for (int i = 0; i <= top; i++)
newArray[i] = elements[i];
maxSize += maxSize;
delete [ ]elements;
elements = newArray;
双栈共享一个栈空间
0
maxSize-1
V
b[0]
t[0] t[1]
b[1]
两个栈共享一个数组空间V[maxSize]
设立栈顶指针数组 t[2] 和栈底指针数组 b[2]
t[i]和b[i]分别指示第 i 个栈的栈顶与栈底
初始 t[0] = b[0] = -1, t[1] = b[1] = maxSize
栈和队列教案
栈和队列教案(总13页) --本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--教案课程名称：数据结构（C语言版）授课班级：技校二年级学生授课学时：1学时授课章节：第三章栈和队列课型：理论课任课教师：***图2 栈的示意图从图2中可以看出第一个进栈的a1为栈底元素，最后一个进栈的an为栈顶元素，进栈和出栈也是同一个方向。
这也是最基本的栈的示意图。
需要同学们熟知。
其实，要解决这个出站问题就离不开我们今天将要学习的进栈、出栈技术，这节课我们将从如下三个方面来掌握它：栈的定义、栈的表示和实现、栈的应用与练习。
其中栈的表示与实现是本节的重点。
一、抽象数据类型栈的定义（6分钟）点。
二、介绍栈的定义类型（8分钟）ADT Stack{数据对象：D＝{ a i | a i ∈ElemSet, i=1,2,...,n, n≥0 }数据关系：R1＝{ <a i-1, a i >| a i-1, a i∈D, i=2,...,n }约定a n端为栈顶，a1 端为栈底。
基本操作：InitStack(&S)操作结果：构造一个空栈 S。
DestroyStack(&S)初始条件：栈 S 已存在。
操作结果：栈 S 被销毁。
StackEmpty(S)初始条件：栈 S 已存在。
操作结果：若栈 S 为空栈，则返回TRUE，否则 FALE。
GetTop(S, &e)初始条件：栈 S 已存在且非空。
操作结果：用 e 返回 S 的栈顶元素。
StackLength(S)初始条件：栈 S 已存在。
分钟）操作结果：返回 S 的元素个数，即栈的长度。
ClearStack(&S)初始条件：栈 S 已存在。
操作结果：将 S 清为空栈。
Push(&S, e)初始条件：栈 S 已存在。
操作结果：插入元素 e 为新的栈顶元素。
Pop(&S, &e)初始条件：栈 S 已存在且非空。
数据结构课件第3篇章栈和队列
循环队列实现原理
01
循环队列定义
将一维数组看作首尾相接的环形结构，通过两个指针（队头和队尾指针）
在数组中循环移动来实现队列的操作。当队尾指针到达数组末端时，再
回到数组起始位置，形成循环。
02
判空与判满条件
在循环队列中，设置一个标志位来区分队列为空还是已满。当队头指针
等于队尾指针时，认为队列为空；当队尾指针加1等于队头指针时，认
栈在函数调用中应用
函数调用栈
在程序执行过程中，每当发生函数调用时，系统会将当前函数的执行上下文压入一个专门的栈中，称为函数调用 栈。该栈用于保存函数的局部变量、返回地址等信息。当函数执行完毕后，系统会从函数调用栈中弹出相应的执 行上下文，并恢复上一个函数的执行状态。
递归调用实现
递归调用是一种特殊的函数调用方式，它通过在函数调用栈中反复压入和弹出同一函数的执行上下文来实现对问 题的分解和求解。在递归调用过程中，系统会根据递归深度动态地分配和管理函数调用栈的空间资源。
栈和队列的应用
栈和队列在计算机科学中有着广泛的应用，如函数调用栈、表达式求 值、缓冲区管理等。
常见误区澄清说明
误区一
栈和队列的混淆。虽然栈和队列都是线性数据结构，但它们的操作方式和应用场景是不同的。栈是后进先出，而队列 是先进先出。
误区二
认为栈和队列只能通过数组实现。实际上，栈和队列可以通过多种数据结构实现，如链表、循环数组等。具体实现方 式取决于应用场景和需求。
后缀表达式求值
利用栈可以方便地实现后缀表达式的求值。具体步骤 为：从左到右扫描表达式，遇到数字则入栈，遇到运 算符则从栈中弹出所需的操作数进行计算，并将结果 入栈，最终栈中剩下的元素即为表达式的结果。
中缀表达式转换为后缀表达式
《数据结构(C语言版)》教案 第3章 栈和队列(电子版)
第3章栈和队列本章教学提要教学重点：栈的定义及其基本运算栈的顺序存储结构队列的定义及基本运算队列的顺序存储结构教学难点：栈的链式存储结构队列的链式存储结构——链队列本章教学内容本章将介绍两种特殊的线性表——栈和队列。
从逻辑结构上看，栈和队列仍是线性表，其特殊性主要是其基本运算有着严格的规定。
由于栈和队列在程序设计中应用广泛，因此对它们单独进行讨论。
3．1 栈栈是规定仅在表尾进行插入和删除运算的线性表，采用的是后进先出的访问方法。
表头叫做栈底，表尾叫做栈顶。
栈的基本运算：1．inistack(s)：初始化操作，设定一个空栈s。
2．push(s,x)：在栈s的顶部插入元素x，简称为入栈。
3．pop(s,*x)：删除并返回栈s的栈顶数据元素，简称为出栈，其中x是返回的栈顶数据元素。
相当于线性表中删除一个数据元素，该运算与push (s,x)为互逆运算。
4．top(s,*x)：取出栈s的栈顶元素x，但不删除栈顶元素。
5．setnull(s)：置s为一个空栈。
6．empty(s)：判定s是否为空栈，若是则返回值为真，否则返回值为假。
3．2 队列队列是一种访问次序是先进先出的线性表队列的基本运算如下：1．addqueue(q,x)：在队列q的队尾插入元素x，称为入队列。
2．delqueue(q,*x)：删除并返回队列q的队头元素，x为返回的队头元素，称为出队列。
3．frontque(q,*x)：取得队列q的队头元素，x为返回的队头元素。
4．setnull(q)：置q为一个空队列。
5．empty(q)：判断q是否为空队列，当q为空时，返回“true”，否则“false”。
队列也是一种操作受限的线性表，它具有线性表的两种存储结构——顺序存储结构和链式存储结构。
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1.结合栈在迷宫求解、表达式实现和递归实现实例解释数据结构的基本概念，增强学生对栈数据结构的兴趣；
2.栈和队列对比学习，对比他们的相同点和不同点加深对基本概念和应用的理解。
作业布置
设Q[0,6]是一个静态顺序队列，初始状态为front=rear=0，请画出做完下列操作后队列的头尾指针的状态变化情况，若不能入对，请指出其元素，并说明理由。（1）a, b, c, d入队；（2）a, b, c出队；（3）i , j , k , l , m入队；（4）d, i出队；（5）n, o, p, q, r入队。
掌握：栈和队列在表达式求值、括号匹配、数制转换、迷宫求解中的应用
主要知识点、重点、难点
知识点：栈和队列的定义、表示和实现；栈在数值转换、括号匹配、行编辑程序、迷宫求解、表达式求解和递归实现方面的应用；队列的定义、表示和实现；队列的链式表示和顺序表示及实现。
重点难点：栈、队列的设计和实现以及基本操作及相关算法及栈和队列的典型应用。
作业布置设q06是一个静态顺序队列初始状态为frontrear0请画出做完下列操作后队列的头尾指针的状态变化情况若不能入对请指出其元素并说明理由
Байду номын сангаас课程名称
数据结构B
章节名称
栈和队列
授课学时
总课时：2课堂讲授：2
教学目标与要求：
了解：栈与队列的定义、特点和性质；
掌握：栈、队列的设计和实现以及基本操作及相关算法