栈和队列的应用实例
栈、队列
2、二叉树的两个特殊形态
⑴满二叉树： 如果一棵深度为K的二叉树，共有2K-1个结点， 即第I层有2I-1的结点，称为满二叉树。(a)
⑵完全二叉树：如果一棵二叉树最多只有最下面两层结点度数 可以小于2，并且最下面一层的结点都集中在该层最左边的若 干位置上，则称此二叉树为完全二叉树（例如下图(b)）
？
二叉树是不是树？二叉树∈树？
由上述定义可以看出，二叉树和树是两个不同的概念 ⑴树的每一个结点可以有任意多个后件，而二叉树中每个结点 的后继不能超过2； ⑵树的子树可以不分次序（除有序树外）；而二叉树的子树有 左右之分。我们称二叉树中结点的左后件为左儿子，右后件为 右儿子。 前面引入的有关树的一些基本术语对二叉树仍然适用。下图列 出二叉树的五种基本形态：
一、栈
1、栈的定义 栈是一种线性表，对它的插入和删除都限制地表的同一 端进行。这一端叫做栈的“顶”，另一端则叫做栈的“底”。
特点:后进先出(LIFO)、或者先进后出（FILO） 通常栈可以用顺序的方式存储(数组)，分配一块连续的存储区域存放 栈中的表目，并用一个变量t指向当前栈顶（如下图）。
假设栈中表目数的上限为m，所有表目都具有同一类型 stype，则可以用下列方式定义栈： Const m=栈表目数的上限； Var
4、设有一个顺序栈S，元素S1, S2, S3, S4, S5, S6依次 进栈，如果6个元素的出栈顺序为S2, S3, S4, S6, S5, S1，则顺序栈的容量至少应为多少？ A) 3 B) 4 C) 5 D) 6 5、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
s： array[1‥m] of stype ；{栈}
数据结构第六次课-栈和队列B
设计思路：用栈暂存运算符
第4页
❖回文游戏：顺读与逆读字符串一样（不含空格）
1.读入字符串
d
top 2.压入栈
a
3.原串字符与出栈字符依次比较
d
若不等，非回文
字符串：“madam I madam”
若直到栈空都相等，则是回文
“上海自来水来自海上” 有没有更简洁的办法呢？
(读入字符串，压入n/2个字符,n为字符个数)
第8页
表达式表示法
算术表达式中最常见的表示法形式有 中缀、前缀
和 后缀表示法。中缀表示法是书写表达式的常见方式，
而前缀和后缀表示法主要用于计算机科学领域。
➢中缀表示法 Syntax: operand1 operator operand2 Example: (A+B)*C-D/(E+F) ➢前缀表示法 -波兰表示法（Polish notation，PN） Syntax : operator operand1 operand2 Example : -*+ABC/D+EF ➢后缀表示法 -逆波兰表示法（Reverse Polish Notation，RPN） Syntax : operand1 operand2 operator Example : AB+C*DEF+/- 无操作符优先级问题，求值简单
第7页
❖ 表达式求值( 这是栈应用的典型例子 )
这里，表达式求值的算法是 “算符优先法”。
例如：3*（7 – 2 ） (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 由此，通常此表达式的计算顺序为：
3*（7 – 2 ）= 3 * 5 = 15
第三章栈和队列
续8
//循环队列实现方案二 在SqQueue结构体中增设计数变量c，记录队列中当前 元素个数 void clearQueue(SqQueue &q) { q.r=q.f=-1; q.c=0; //r=f=-1~n-1区间任意整数均可 } int empty(SqQueue &q) { return q.c==0; } int full(SqQueue &q) { return q.c==q.n; } //队空、队满时q.f==q.r均为真 //优点：队满时没有空闲元素位置(充分利用了空间)
西南交通大学信息科学与技术学院软件工程系‐赵宏宇 数据结构A 第3章‐19
西南交通大学信息科学与技术学院软件工程系‐赵宏宇
数据结构A 第3章‐20
3.3 栈的应用
续1
3.3 栈的应用
续2
2. 栈与递归 (1) 递归程序的存储空间消耗 由于函数调用的指令返回地址、形式参数以及断 点状态均用系统堆栈实现存储，因此递归调用的层次 数(深度)决定了系统堆栈必须保留的存储空间容量大小。 例1 以下函数用递归法实现n元一维数组元素逆序存储， 试分析所需栈的深度。 void reverse(ElemTp a[], int i, int j) //数组a下标范围i..j实现元素逆序存储 { if(i<j) { a[i]a[j]; reverse(a, i+1, j-1); } }
西南交通大学信息科学与技术学院软件工程系‐赵宏宇 数据结构A 第3章‐7
3. 堆栈习题举例 例1 若元素入栈次序为ABC，写出所有可能的元素出栈 次序。 答: 所有可能的元素出栈次序共5种，即 ABC 操作PXPXPX (P表示入栈，X表示退栈) ACB PXPPXX BAC PPXXPX BCA PPXPXX CBA PPPXXX
ds-栈和队列
//插入元素x为栈顶元素
if ( StackFull (S) ){
S->base =( StackData *)realloc(S->base ,
(S->stacksize+ STACKINCREMENT) *sizeof(StackData));
if(! S->base)exit(overflow);
2020/7/8
YuJin CS STU
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顺序栈的基本运算:
▪ 判栈空
int StackEmpty (SeqStack *S) { //判栈空
if (S->top ==S->base ) return 1
else return 0
}
▪ 判栈满
int StackFull (SeqStack *S) {
S->top= S->base + S->stacksize; S->stacksize+= STACKINCREMENT;
//追加存储空间
}
*(S->top++)=x;
Return ok
}
*realloc(void *p, size) realloc函数将p指向的对象的长度修改为 size个字节；
//判栈满
if( S->top - S->base == S-> StackSize) return 1
//满则返回1
else return 0;
//否则返回0
}
2020/7/8
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▪初始化
void InitStack ( SeqStack *S) { //置空栈
队列研究的应用类型
队列研究的应用类型及实际应用情况1. 应用背景队列研究广泛应用于各个领域，如运输、通信、计算机科学等。
队列是一种线性数据结构，具有先进先出（FIFO）的特性，适用于需要按先后顺序处理数据的场景。
通过研究队列的应用类型，可以更好地理解和应用队列数据结构。
2. 应用过程队列研究的应用类型包括但不限于以下几种。
2.1. 任务调度在许多系统中，需要对任务进行调度和处理。
任务调度是队列研究的一个重要应用。
例如，操作系统中的进程调度就可以看作是一个队列中任务的调度过程。
操作系统根据任务的优先级和到达时间等属性，将任务按顺序加入队列，并依次处理。
任务调度的有效性直接影响系统的性能和响应时间。
2.2. 消息传递在通信系统中，队列可以被用于实现消息传递。
例如，邮件服务器接收用户发送的邮件，并将邮件按照先后顺序放入队列中等待发送。
该过程中，队列维护了一个待发送的邮件队列，根据邮件的到达时间确定其发送顺序。
2.3. 广播广播是一种将消息发送给多个接收者的通信方式。
队列在广播中起到了重要的作用。
消息发送者将消息放入队列中，接收者从队列中读取消息。
通过队列的方式，发送者和接收者之间解耦，提高了系统的灵活性和并行处理能力。
广播队列常见的应用包括消息队列系统和事件驱动系统。
2.4. 缓冲区管理在计算机科学中，队列常被用于缓冲区管理。
例如，硬盘驱动器在向计算机传输数据时，数据可以先存储在一个队列中，然后按照先后顺序传输给计算机。
这样可以有效地管理数据的读写速度，防止数据丢失或溢出。
2.5. 数据结构实现队列作为一种基本的数据结构，可以用于实现更复杂的数据结构。
例如，栈可以由两个队列实现。
一个队列用于入栈操作，另一个队列用于出栈操作。
通过队列的先进先出特性，可以实现栈的功能。
3. 应用效果队列研究的应用类型在实际应用中具有以下效果：•提高系统性能和处理能力：任务调度、消息传递和广播等应用可以优化系统的资源利用和执行效率，提高系统的处理能力和响应时间。
《栈和队列》课件
栈与队列的区别
数据存储方式
栈是后进先出（Last In First Out, LIFO）的数据结构，新元素总是被添加到栈顶，移除 元素时也是从栈顶开始。而队列是先进先出（First In First Out, FIFO）的数据结构，新 元素被添加到队列的尾部，移除元素时从队列的头部开始。
操作方式
栈的主要操作有push（添加元素）和pop（移除元素），而队列的主要操作有enqueue （添加元素）和dequeue（移除元素）。
《栈和队列》ppt课件
目录
CONTENTS
• 栈的定义与特性 • 队列的定义与特性 • 栈与队列的区别与联系 • 栈和队列的实现方式 • 栈和队列的算法实现 • 总结与思考
01 栈的定义与特性
CHAPTER
栈的定义
栈是一种特殊的线性 数据结构，遵循后进 先出（LIFO）原则。
栈中的元素按照后进 先出的顺序排列，最 新加入的元素总是位 于栈顶。
02
如何实现一个队列，并 实现其基本操作（ enqueue、dequeue、 front）？
03
栈和队列在应用上有哪 些区别？请举例说明。
04
请设计一个算法，使用 栈实现括号匹配的功能 ，并给出测试用例。
谢谢
THANKS
。
队列的应用场景
任务调度
在任务调度中，可以将任 务按照优先级放入队列中 ，按照先进先出的原则进 行调度。
网络通信
在网络通信中，可以将数 据包放入队列中，按照先 进先出的原则进行发送和 接收。
事件处理
在事件处理中，可以将事 件放入队列中，按照先进 先出的原则进行处理。
03 栈与队列的区别与联系
CHAPTER
应用场景
栈与队列实现先进先出和后进先出的数据结构
栈与队列实现先进先出和后进先出的数据结构数据结构是计算机科学中一门重要的基础课程，其中栈（Stack）和队列（Queue）是常用的数据结构。
栈和队列都具有不同的特点和应用场景，能够满足先进先出（FIFO）和后进先出（LIFO）的要求。
一、栈的实现先进先出栈是一种线性数据结构，具有后进先出（LIFO）的特点。
在栈中，只能在栈的一端进行操作，称为栈顶。
栈的基本操作包括入栈（Push）和出栈（Pop）。
1. 入栈（Push）操作：当要向栈中添加元素时，将新元素放置在栈顶，并将栈顶指针向上移动一位。
该操作保证了后添加的元素会处于栈顶的位置。
2. 出栈（Pop）操作：当要从栈中移除元素时，将栈顶的元素弹出，并将栈顶指针向下移动一位。
该操作保证了最后添加的元素会最先被移除。
栈的实现可以使用数组或链表来存储元素。
使用数组实现时，需要指定栈的最大容量。
使用链表实现时，栈的容量可以动态扩展。
二、队列的实现先进先出队列是一种线性数据结构，具有先进先出（FIFO）的特点。
在队列中，元素从队尾入队，从队头出队。
队列的基本操作包括入队（Enqueue）和出队（Dequeue）。
1. 入队（Enqueue）操作：当要向队列中添加元素时，将新元素放置在队尾，并将队尾指针向后移动一位。
该操作保证了后添加的元素会处于队列的尾部。
2. 出队（Dequeue）操作：当要从队列中移除元素时，将队头的元素弹出，并将队头指针向后移动一位。
该操作保证了最早添加的元素会最先被移除。
队列的实现也可以使用数组或链表。
与栈不同的是，队列的实现更适合使用链表，因为链表可以实现在队头和队尾高效地执行插入和删除操作。
三、使用栈和队列实现先进先出和后进先出为了实现先进先出和后进先出的数据结构，可以使用一种特殊的数据结构：双端队列（Double-ended Queue），也称为双端栈（Deque）。
双端队列具有栈和队列的特点，既可以在队尾插入和删除元素，也可以在队头插入和删除元素。
数据结构在物流优化中的应用
数据结构在物流优化中的应用数据结构是计算机科学中一种重要的概念，它对于处理和组织数据起到关键作用。
在物流行业中，数据结构的应用可以帮助实现物流运作的优化，提高效率，并降低运营成本。
本文将探讨数据结构在物流优化中的应用。
一、栈的应用栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，应用广泛。
在物流中，栈可用于管理货物的入库和出库。
入库时，新到货物被推入栈中，而最先入库的货物被放置在栈底。
出库时，栈顶的货物被先取出，以保证先入库的货物也是先出库。
这样的管理方式可以最大程度地减少货物搬动，提高物流效率。
二、队列的应用队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，具有广泛的应用。
在物流中，队列可用于管理订单的处理。
每当有新的订单生成，它将排在之前所有订单的末尾，即队列的尾部。
当某个订单被处理完毕后，它将从队列的头部被取出，并进行相应的操作，如分配货车或派送员。
使用队列可以确保订单被按照先后顺序处理，提高物流配送的准确性和效率。
三、堆的应用堆是一种特殊的数据结构，常用于优先级队列的实现。
在物流中，堆可以帮助确定紧急订单的处理顺序。
通过设定不同的优先级，将具有较高优先级的订单放在堆的顶部，保证这些订单能够被尽快处理。
这样一来，即便物流中出现了其他任务或订单，也可以始终保证紧急订单的优先处理，提高物流运作的效率。
四、图的应用图是一种由节点和边构成的数据结构，适用于描述各种事物之间的关系。
在物流中，图可用于表示多个物流线路之间的关系，帮助优化货物的配送路线。
通过使用图的算法，如最短路径算法，可以快速计算出从起始点到达目标点的最短路线，减少货物在运输过程中的时间和成本。
五、树的应用树是一种分层结构的数据结构，常用于组织和管理大量的数据。
在物流中，树可用于构建货物的分拣系统。
通过将仓库中的货物按照一定的分类方式进行分级，形成树的结构。
例如，可以按照货物的种类、重量或目的地进行分类。
这样一来，当需要查找某类货物时，可以快速定位到相应的分支，提高分拣效率。
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栈和队列的应用实例
一、栈的应用实例
1.计算器程序
计算器程序是栈的一个经典应用，它可以通过将表达式转换成后缀表
达式，再利用栈进行运算得出结果。
具体实现过程如下：
（1）将中缀表达式转换为后缀表达式。
（2）利用栈进行后缀表达式的运算。
2.浏览器前进后退功能
浏览器前进后退功能也是栈的一个应用。
当用户点击浏览器的前进或
后退按钮时，浏览器会将当前页面的URL压入一个栈中。
当用户点击前进或后退按钮时，浏览器会从栈中弹出上一个或下一个URL并加载。
3.括号匹配问题
括号匹配问题也是栈的一个常见应用。
当我们需要判断一段代码中括
号是否匹配时，可以使用栈来实现。
遍历代码中每个字符，如果是左
括号，则将其压入栈中；如果是右括号，则从栈顶弹出一个左括号进
行匹配。
如果最终栈为空，则说明所有括号都匹配成功。
二、队列的应用实例
1.打印队列
打印队列是队列的一个典型应用。
在打印机资源有限且多人共享的情
况下，打印队列可以帮助我们管理打印任务的顺序。
每当有一个新的
打印任务到达时，就将其加入队列中。
当打印机空闲时，从队列中取
出第一个任务进行打印，直到队列为空。
2.消息队列
消息队列也是队列的一个重要应用。
在分布式系统中，不同节点之间需要传递消息进行通信。
为了保证消息传递的可靠性和顺序性，可以使用消息队列来实现。
每当一个节点发送一条消息时，就将其加入到消息队列中。
接收方从消息队列中取出最早的一条消息进行处理。
3.广度优先搜索
广度优先搜索也是队列的一个常见应用。
在图论和网络分析中，广度优先搜索可以帮助我们寻找最短路径和连通性等问题。
具体实现过程如下：
（1）将起点加入到队列中。
（2）从队首取出一个节点，并将与其相邻且未访问过的节点加入到队尾。
（3）重复步骤（2），直到找到终点或者遍历完所有节点。
以上是栈和队列的一些应用实例，在实际编程过程中需要根据具体情况选择合适的数据结构来解决问题。