标签:讲解 lib 遍历 执行 浏览器 ack phi spl 区别
1,栈只能从表的一端存取数据,另一端是封闭的,如图 1 所示;2,在栈中,无论是存数据还是取数据,都必须遵循"先进后出"的原则,即最先进栈的元素最后出栈。拿图 1 的栈来说,从图中数据的存储状态可判断出,元素 1 是最先进的栈。因此,当需要从栈 中取出元素 1 时,根据"先进后出"的原则,需提前将元素 3 和元素 2 从栈中取出,然后才能成功取出元素 1。
栈是一种 "特殊" 的线性存储结构,因此栈的具体实现有以下两种方式:
两种实现方式的区别,仅限于数据元素在实际物理空间上存放的相对位置,顺序栈底层采用的是数组,链栈底层采用的是链表。有关顺序栈和链栈的具体实现会在后续章节中作详细讲解。
{1,2,3,4}
,存储状态如图 1 所示:{1,2,3,4}
,其存储状态如图 2 所示:从数组下标为 0 的模拟栈存储数据是常用的方法,从其他数组下标处存储数据也完全可以,这里只是为了方便初学者理解。
{1,2,3,4}
的过程。最初,栈是"空栈",即数组是空的,top 值为初始值 -1,如图 3 所示:
因此,C 语言实现代码为:
//元素elem进栈,a为数组,top值为当前栈的栈顶位置 int push(int* a,int top,int elem){ a[++top]=elem; return top; }
代码中的 a[++top]=elem,等价于先执行 ++top,再执行 a[top]=elem。
注意,图 6 数组中元素的消失仅是为了方便初学者学习,其实,这里只需要对 top 值做 -1 操作即可,因为 top 值本身就表示栈的栈顶位置,因此 top-1 就等同于栈顶元素出栈。并且后期向栈中添加元素时,新元素会存储在类似元素 4 这样的旧元素位置上,将旧元素覆盖。
//数据元素出栈 int pop(int * a,int top){ if (top==-1) { printf("空栈"); return -1; } printf("弹栈元素:%d\n",a[top]); top--; return top; }
代码中的 if 语句是为了防止用户做 "栈中已无数据却还要数据出栈" 的错误操作。代码中,关于对栈中元素出栈操作的实现,只需要 top 值 -1 即可。
#include <stdio.h> //元素elem进栈 int push(int* a,int top,int elem){ a[++top]=elem; return top; } //数据元素出栈 int pop(int * a,int top){ if (top==-1) { printf("空栈"); return -1; } printf("弹栈元素:%d\n",a[top]); top--; return top; } int main() { int a[100]; int top=-1; top=push(a, top, 1); top=push(a, top, 2); top=push(a, top, 3); top=push(a, top, 4); top=pop(a, top); top=pop(a, top); top=pop(a, top); top=pop(a, top); top=pop(a, top); return 0; }
程序输出结果为:
链栈的实现思路同顺序栈类似,顺序栈是将数顺序表(数组)的一端作为栈底,另一端为栈顶;链栈也如此,通常我们将链表的头部作为栈顶,尾部作为栈底,如图 1 所示:
//链表中节点结构 typedef struct lineStack{ int data; struct lineStack* next; }; //压栈 stack 当前链栈 a 入栈元素 lineStack* push(lineStack* stack,int a) { //创建存储新元素的节点 lineStack* temp = (lineStack*)malloc(sizeof(lineStack)); temp->data = a; //新节点与头节点建立关联 temp->next = stack; //更新头指针指向 stack = temp; return stack; }
例如,图 2e) 所示的链栈中,若要将元素 3 出栈,根据"先进后出"的原则,要先将元素 4 出栈,也就是从链表中摘除,然后元素 3 才能出栈,整个操作过程如图 3 所示:
//栈顶元素出栈的实现函数 lineStack* pop(lineStack* stack) { if (stack) { //声明一个新指针指向栈顶节点 lineStack *p = stack; //更新头节点 stack = stack->next; printf("出栈元素:%d \n",p->data); if (stack) { printf("新栈顶元素:%d\n",stack->data); } else { printf("栈已空\n"); } free(p); } else { printf("栈内没有元素\n"); return stack; } return stack;
代码中通过使用 if 判断语句,避免了用户执行"栈已空却还要数据出栈"错误操作。
#include<stdlib.h> #include<stdio.h> //链表中节点结构 typedef struct lineStack{ int data; struct lineStack* next; }; //压栈 stack 当前链栈 a 入栈元素 lineStack* push(lineStack* stack,int a) { //创建存储新元素的节点 lineStack* temp = (lineStack*)malloc(sizeof(lineStack)); temp->data = a; //新节点与头节点建立关联 temp->next = stack; //更新头指针指向 stack = temp; return stack; } //栈顶元素出栈的实现函数 lineStack* pop(lineStack* stack) { if (stack) { //声明一个新指针指向栈顶节点 lineStack *p = stack; //更新头节点 stack = stack->next; printf("出栈元素:%d ",p->data); if (stack) { printf("新栈顶元素:%d\n",stack->data); } else { printf("栈已空\n"); } free(p); } else { printf("栈内没有元素\n"); return stack; } return stack; } int main() { lineStack * stack = NULL; stack = push(stack, 1); stack = push(stack, 2); stack = push(stack, 3); stack = push(stack, 4); stack = pop(stack); stack = pop(stack); stack = pop(stack); stack = pop(stack); stack = pop(stack); return 0; }
运行结果:
通常,称进数据的一端为 "队尾",出数据的一端为 "队头",数据元素进队列的过程称为 "入队",出队列的过程称为 "出队"。
栈和队列不要混淆,栈结构是一端封口,特点是"先进后出";而队列的两端全是开口,特点是"先进先出"。
{1,2,3,4}
用顺序队列存储的实现操作如图 2 所示:#include <stdio.h> int enQueue(int *a,int rear,int data){ a[rear]=data; rear++; return rear; } void deQueue(int *a,int front,int rear){ //如果 front==rear,表示队列为空 while (front!=rear) { printf("出队元素:%d\n",a[front]); front++; } } int main() { int a[100]; int front,rear; //设置队头指针和队尾指针,当队列中没有元素时,队头和队尾指向同一块地址 front=rear=0; //入队 rear=enQueue(a, rear, 1); rear=enQueue(a, rear, 2); rear=enQueue(a, rear, 3); rear=enQueue(a, rear, 4); //出队 deQueue(a, front, rear); return 0; }
程序输出结果:
出队元素:1
出队元素:2
出队元素:3
出队元素:4
#include <stdio.h> #define max 5//表示顺序表申请的空间大小 int enQueue(int *a,int front,int rear,int data){ //添加判断语句,如果rear超过max,则直接将其从a[0]重新开始存储,如果rear+1和front重合,则表示数组已满 if ((rear+1)%max==front) { printf("空间已满"); return rear; } a[rear%max]=data; rear++; return rear; } int deQueue(int *a,int front,int rear){ //如果front==rear,表示队列为空 if(front==rear%max) { printf("队列为空"); return front; } printf("%d ",a[front]); //front不再直接 +1,而是+1后同max进行比较,如果=max,则直接跳转到 a[0] front=(front+1)%max; return front; } int main() { int a[max]; int front,rear; //设置队头指针和队尾指针,当队列中没有元素时,队头和队尾指向同一块地址 front=rear=0; //入队 rear=enQueue(a,front,rear, 1); rear=enQueue(a,front,rear, 2); rear=enQueue(a,front,rear, 3); rear=enQueue(a,front,rear, 4); //出队 front=deQueue(a, front, rear); //再入队 rear=enQueue(a,front,rear, 5); //再出队 front=deQueue(a, front, rear); //再入队 rear=enQueue(a,front,rear, 6); //再出队 front=deQueue(a, front, rear); front=deQueue(a, front, rear); front=deQueue(a, front, rear); front=deQueue(a, front, rear); return 0; }
程序运行结果:
1 2 3 4 5 6
在创建链式队列时,强烈建议初学者创建一个带有头节点的链表,这样实现链式队列会更简单。
//链表中的节点结构 typedef struct QNode{ int data; struct QNode * next; }QNode; //创建链式队列的函数 QNode * initQueue(){ //创建一个头节点 QNode * queue=(QNode*)malloc(sizeof(QNode)); //对头节点进行初始化 queue->next=NULL; return queue; }
链队队列中,当有新的数据元素入队,只需进行以下 3 步操作:
由此,新节点就入队成功了。
例如,在图 1 的基础上,我们依次将 {1,2,3}
依次入队,各个数据元素入队的过程如图 2 所示:
QNode* enQueue(QNode * rear,int data){ //1、用节点包裹入队元素 QNode * enElem=(QNode*)malloc(sizeof(QNode)); enElem->data=data; enElem->next=NULL; //2、新节点与rear节点建立逻辑关系 rear->next=enElem; //3、rear指向新节点 rear=enElem; //返回新的rear,为后续新元素入队做准备 return rear; }
当链式队列中,有数据元素需要出队时,按照 "先进先出" 的原则,只需将存储该数据的节点以及它之前入队的元素节点按照原则依次出队即可。这里,我们先学习如何将队头元素出队。
链式队列中队头元素出队,需要做以下 3 步操作:
例如,在图 2b) 的基础上,我们将元素 1 和 2 出队,则操作过程如图 3 所示
void DeQueue(QNode * top,QNode * rear){ if (top->next==NULL) { printf("队列为空"); return ; } // 1、 QNode * p=top->next; printf("%d",p->data); top->next=p->next; if (rear==p) { rear=top; } free(p); }
注意,将队头元素做出队操作时,需提前判断队列中是否还有元素,如果没有,要提示用户无法做出队操作,保证程序的健壮性。
通过学习链式队列最基本的数据入队和出队操作,我们可以就实际问题,对以上代码做适当的修改。
前面在学习顺序队列时,由于顺序表的局限性,我们在顺序队列中实现数据入队和出队的基础上,又对实现代码做了改进,令其能够充分利用数组中的空间。链式队列就不需要考虑空间利用的问题,因为链式队列本身就是实时申请空间。因此,这可以算作是链式队列相比顺序队列的一个优势。
这里给出链式队列入队和出队的完整 C 语言代码为:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> typedef struct QNode{ int data; struct QNode * next; }QNode; QNode * initQueue(){ QNode * queue=(QNode*)malloc(sizeof(QNode)); queue->next=NULL; return queue; } QNode* enQueue(QNode * rear,int data){ QNode * enElem=(QNode*)malloc(sizeof(QNode)); enElem->data=data; enElem->next=NULL; //使用尾插法向链队列中添加数据元素 rear->next=enElem; rear=enElem; return rear; } QNode* DeQueue(QNode * top,QNode * rear){ if (top->next==NULL) { printf("\n队列为空"); return rear; } QNode * p=top->next; printf("%d ",p->data); top->next=p->next; if (rear==p) { rear=top; } free(p); return rear; } int main() { QNode * queue,*top,*rear; queue=top=rear=initQueue();//创建头结点 //向链队列中添加结点,使用尾插法添加的同时,队尾指针需要指向链表的最后一个元素 rear=enQueue(rear, 1); rear=enQueue(rear, 2); rear=enQueue(rear, 3); rear=enQueue(rear, 4); //入队完成,所有数据元素开始出队列 rear=DeQueue(top, rear); rear=DeQueue(top, rear); rear=DeQueue(top, rear); rear=DeQueue(top, rear); rear=DeQueue(top, rear); return 0; }
程序运行结果为:
1 2 3 4
队列为空
标签:讲解 lib 遍历 执行 浏览器 ack phi spl 区别
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