栈和队列
| 这个作业属于哪个课程 | https://edu.cnblogs.com/campus/qdu/DS2020 |
|---|---|
| 这个作业要求在哪里 | https://edu.cnblogs.com/campus/qdu/DS2020/homework/11296 |
| 这个作业的目标 | <掌握栈的结构特性及其入栈，出栈操作。掌握队列的结构特性及其入队、出队的操作，掌握循环队列的特点及其操作。> |
| 学号 | 2018204091 |
| 一、实验目的 | |
| 1、掌握栈的结构特性及其入栈，出栈操作； | |
| 2、掌握队列的结构特性及其入队、出队的操作，掌握循环队列的特点及其操作。 |
二、实验预习
说明以下概念
1、顺序栈：
顺序栈是栈的顺序实现。顺序栈是指利用顺序存储结构实现的栈。采用地址连续的存储空间(数组)依次存储栈中数据元素，由于人栈和出栈运算都是在栈顶进行，而栈底位置是固定不变的，可以将栈底位置设置在数组空间的起始处;栈顶位置是随入栈和出栈操作而变化的，故需用一个整型变量top来记录当前栈顶元素在数组中的位置。
2、链栈：
栈的链式存储结构称为链栈。它是运算受限的单链表，其插入和删除操作仅限制在表头位置上进行。
3、循环队列：
为充分利用向量空间，克服"假溢出"现象的方法是:将向量空间想象为一个首尾相接的圆环，并称这种向量为循环向量。存储在其中的队列称为循环队列(Circular Queue)。这种循环队列可以以单链表的方式来在实际编程应用中来实现。
4、链队
用链表表示的队列简称为链队，一个链队显然需要两个分别只是对头和队尾的指针才能唯一确定。
三、实验内容和要求
1、阅读下面程序，将函数Push和函数Pop补充完整。要求输入元素序列1 2 3 4 5 e，运行结果如下所示。
#include<malloc.h>
#define ERROR 0
#define OK 1
#define STACK_INT_SIZE 10 /*存储空间初始分配量*/
#define STACKINCREMENT 5 /*存储空间分配增量*/
typedef int ElemType; /*定义元素的类型*/
typedef struct{
ElemType *base;
ElemType *top;
int stacksize; /*当前已分配的存储空间*/
}SqStack;
int InitStack(SqStack *S); /*构造空栈*/
int push(SqStack *S,ElemType e); /*入栈*/
int Pop(SqStack *S,ElemType *e); /*出栈*/
int CreateStack(SqStack *S); /*创建栈*/
void PrintStack(SqStack *S); /*出栈并输出栈中元素*/
int InitStack(SqStack *S){
S->base=(ElemType *)malloc(STACK_INT_SIZE *sizeof(ElemType));
if(!S->base) return ERROR;
S->top=S->base;
S->stacksize=STACK_INT_SIZE;
return OK;
}/*InitStack*/
int Push(SqStack *S,ElemType e){
if(S->top-S->base>=S->stacksize){
S->base=(ElemType *)realloc(S->base,(S->stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(ElemType));
if(!S->base) return ERROR;
S->top=S->base+S->stacksize;
S->stacksize+=STACKINCREMENT;
}
*S->top++ = e;
return OK;
}/*Push*/
int Pop(SqStack *S,ElemType *e){
if(S->top==S->base) return ERROR;
S->top=--S->top;
*e=*S->top;
return OK;
}/*Pop*/
int CreateStack(SqStack *S){
int e;
if(InitStack(S))
printf("Init Success!\n");
else{
printf("Init Fail!\n");
return ERROR;
}
printf("input data:(Terminated by inputing a character)\n");
while(scanf("%d",&e))
Push(S,e);
return OK;
}/*CreateStack*/
void PrintStack(SqStack *S){
ElemType e;
while(Pop(S,&e))
printf("%3d",e);
}/*Pop_and_Print*/
int main(){
SqStack ss;
printf("\n1-createStack\n");
CreateStack(&ss);
printf("\n2-Pop&Print\n");
PrintStack(&ss);
return 0;
} ```
算法分析：输入元素序列1 2 3 4 5，为什么输出序列为5 4 3 2 1？体现了栈的什么特性？
由于栈仅能在表尾进行插入和输出操作，第一个插入栈的元素会储存在栈底，最后才能输出，则输入元素按1 2 3 4 5的次序进栈，按照5 4 3 2 1的次序出栈。
体现了栈只能在其一端进行操作，有后进先出的特性。
2、在第1题的程序中，编写一个十进制转换为二进制的数制转换算法函数（要求利用栈来实现），并验证其正确性。
实现代码
```int conversion(SqStack *S,int a){
while(a){
int e;
e=a%2;
Push(S,e);
a=a/2;
}
}
int main(){
SqStack ss;
int a;
printf("please input the number:",a);
scanf("%d",&a);
InitStack(&ss);
conversion(&ss,a);
PrintStack(&ss);
return 0;
} ```
验证
3、阅读并运行程序，并分析程序功能。
```#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<string.h>
#define M 20
#define elemtype char
typedef struct
{
elemtype stack[M];
int top;
}stacknode;
void init(stacknode *st);
void push(stacknode *st,elemtype x);
void pop(stacknode *st);
void init(stacknode *st)
{
st->top=0;
}
void push(stacknode *st,elemtype x)
{
if(st->top==M)
printf("the stack is overflow!\n");
else
{
st->top=st->top+1;
st->stack[st->top]=x;
}
}
void pop(stacknode *st)
{
if(st->top>0) st->top--;
else printf("Stack is Empty!\n");
}
int main()
{
char s[M];
int i;
stacknode *sp;
printf("create a empty stack!\n");
sp=(stacknode*)malloc(sizeof(stacknode));
init(sp);
printf("input a expression:\n");
gets(s);
for(i=0;i<strlen(s);i++)
{
if(s[i]=='(')
push(sp,s[i]);
if(s[i]==')')
pop(sp);
}
if(sp->top==0)
printf("'('match')'!\n");
else
printf("'('not match')'!\n");
return 0;
}1```
输入：2+((c-d)6-(f-7)a)/6
运行结果：
程序的基本功能：
检验多项式括号使用是否合法，能否对每个“（”找到与之对应的“）”,即判断多项式中的括号是否配对。
四，实验小结：更好地掌握了栈的结构特性及其入栈，出栈操作，队列的结构特性及其入队、出队的操作，循环队列的特点及其操作；
对栈和队列有了更深的理解，对程序代码的实现有了一个更为全面深刻的认识。
