数据结构实验报告3.docx
《数据结构实验报告3.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据结构实验报告3.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
数据结构实验报告3
实验报告（3）
实验名称
栈、队列实验
同组人姓名
实验性质
□基本操作●验证性
□综合性□设计性
实验日期
实验成绩
教师评价：
实验预习□实验操作□实验结果□实验报告□其它□
教师签名：
一、实验目的及要求
1）掌握栈和队列这两种特殊的线性表，熟悉它们的特性，在实际问题背景下灵活运用它们。
2）本实验训练的要点是“栈”和“队列”的观点；
二、实验内容
1）利用栈，实现任一个表达式中的语法检查（如括号的匹配）。
2）编程实现队列在两种存储结构中的基本操作（队列的初始化、判队列空、入队列、出队列）；
三、主要设备及软件
WinTc
四、实验流程、操作步骤或核心代码、算法片段
程序文件内容的设计和建立：
（一）栈结构
1、头文件：
#include
#defineSTACK_INIT_SIZE100
#defineSTACKINCREMENT10
2、栈的存储结构定义：
typedefstruct{
char*base;
char*top;
charstacksize;
}sqstack;
3、栈的基本操作的函数定义：
a）栈的初始
voidinitstack（sqstack*s）{
s->base=（char*）malloc（STACK_INIT_SIZE*sizeof（char））;
if（!
s->base）exit（0）;
s->top=s->base;
s->stacksize=STACK_INIT_SIZE;
}
b）插入操作：
voidpush（sqstack*s,chare）{
if（s->top-s->base>=s->stacksize）{
s->base=（char*）malloc（（s->stacksize+STACKINCREMENT）*sizeof（char））;
if（!
s->base）exit（0）;
s->top=s->base+s->stacksize;
s->stacksize+=STACKINCREMENT;
}
*s->top++=e;
}
c）删除操作：
voidpop（sqstack*s,char*e）{
if（s->top==s->base）exit（0）;
*e=*--s->top;
}
d）判空操作：
intstackempty（sqstacks）{
if（s.base）
return1;
else
return0;
}
4、菜单界面的制作：
while（（（ch=getchar（））!
='#'）&&flag）{
switch（ch）{
case'（':
case'[':
case'{':
push（&l,ch）;
break;
case'）':
if（l.top==l.base||*（l.top-1）!
='（'）{
ch=0;
printf（"Error!
\n"）;
printf（"Enter,please（Enter#toend.）:
\n"）;
}
else
{pop（&l,&e）;
printf（"ok.\n"）;
printf（"Enter,please（Enter#toend.）:
\n"）;
}
break;
case']':
if（l.top==l.base||*（l.top-1）!
='['）{
ch=0;
printf（"Error!
\n"）;
printf（"Enter,please（Enter#toend.）:
\n"）;
}
else
{pop（&l,&e）;
printf（"ok.\n"）;
printf（"Enter,please（Enter#toend.）:
\n"）;
}
break;
case'}':
if（l.top==l.base||*（l.top-1）!
='{'）{
ch=0;
printf（"Error!
\n"）;
printf（"Enter,please（Enter#toend.）:
\n"）;
}
else
{pop（&l,&e）;
printf（"ok.\n"）;
printf（"Enter,please（Enter#toend.）:
\n"）;
}
break;
}
}
if（flag&&stackempty（l））{
printf（"OK!
\n"）;
}
else{
printf（"Error!
\n"）;
}
（二）队列顺序
1、头文件：
#include
#definemaxqsize100
2、队列的存储结构定义：
typedefstruct{
int*base;
intfront;
intrear;
}sqqueue;
3、队列的基本操作的函数定义：
·建立：
voidinitqueue（sqqueue*q）{
q->base=（int*）malloc（maxqsize*sizeof（int））;
if（!
q->base）exit（0）;
q->front=q->rear=0;
}
·插入
voidenqueue（sqqueue*q,inte）{
if（（q->rear+1）%maxqsize==q->front）
printf（"thequeueisfull:
\n"）;
else{q->base[q->rear]=e;
q->rear=（q->rear+1）%maxqsize;}
}
·删除
voiddequeue（sqqueue*q,inte）{
if（q->front==q->rear）
printf（"thequeueisempty\n"）;
else{e=q->base[q->front];
printf（"shanchudeyuanshushi:
%ld\n",e）;
q->front=（q->front+1）%maxqsize;}
}
4、菜单界面的制作：
while（ch!
='#'）{
printf（"1isenqueue\n"
"2isdelete\n"
"3isquit\n"
"enteronedata:
\n"）;
scanf（"%d",&n）;
switch（n）{
case1:
printf（"zaiduiliecharuxindeyuanshu;\n"）;
scanf（"%ld",&x）;
enqueue（&Q,x）;
printf（"thelengthofqueueis%d\n",queuelength（&Q））;
printf（"zhegeduilieshi:
\n"）;
print（&Q）;
break;
case2:
printf（"shanchuyigeshuju:
\n"）;
dequeue（&Q,m）;
printf（"thelengthofqueueis%d\n",queuelength（&Q））;
printf（"zhegeduilieshi:
\n"）;
print（&Q）;
break;
case3:
ch='#';
}
}
（三）队列链式
1、头文件：
#include
#definenull0;
2、队列的存储结构定义：
typedefstructQnode{
intdata;
structQnode*next;
}Qnode,*Queueptr;
typedefstruct{
Queueptrfront;
Queueptrrear;
}linkqueue;
3、队列的基本操作的函数定义：
·建立：
char*initqueue（linkqueue*q）{
q->front=q->rear=（Queueptr）malloc（sizeof（Qnode））;
if（!
q->front）exit（0）;
q->front->next=null;
return"ok,emptyqueuehasbeencreated";
}
·插入
voidenqueue（linkqueue*q,inte）{
Queueptrp;
p=（Queueptr）malloc（sizeof（Qnode））;
if（!
p）exit（0）;
q->rear->next=p;
p->data=e;
q->rear=p;
p->next=null;
}
·删除
voiddequeue（linkqueue*q,int*e）{
Queueptrp;
if（q->front==q->rear）exit（0）;
p=q->front->next;
*e=p->data;
if（q->rear==p）q->rear=q->front;
elseq->front->next=p->next;
free（p）;
}
·判空
char*queueEmpty（linkqueue*q）{
if（q->front==q->rear）return"true,thequeueisempty";
elsereturn"false,thequeueisunempty";
}
4、菜单界面的制作：
for（i=0;iprintf（"shurudi%dgeshu:
\n",i+1）;
scanf（"%d",&x）;
enqueue（&Q,x）;
}
print（&Q）;
instructions（）;
printf（"?
"）;
scanf（"%d",&choice）;
while（choice!
=-1）{
switch（choice）{
case1:
printf（"insertonedata:
"）;
scanf（"%d",&m）;
enqueue（&Q,m）;
print（&Q）;
break;
case2:
queueEmpty（&Q）;
print（&Q）;
break;
case3:
printf（"enterthetimesofdeleting:
\n"）;
scanf（"%d",&t）;
for（i=0;istr=queueEmpty（&Q）;
printf（"%s\n",str）;
dequeue（&Q,&w）;
printf（"di%dcichuduilie,gaishuwei%d:
\n",i+1,w）;
print（&Q）;
}
break;
}
instructions（）;
printf（"?
"）;
scanf（"%d",&choice）;
}
五、实验结果的分析与评价
栈和队列的逻辑结构和线性表相同，其特点在于运算受到了限制，栈按“后进先出”的规则进行操作，队列按“先进先出”的规则进行操作，因此称为运算受限制的线性表。
判断表达式中括号是否匹配，可通过栈来实现，简单说是当读入的字符为左括号时进栈，为右括号时退栈。
退栈时，若栈顶元素是其对应的左括号，则新读入的右括号与栈顶左括号就可消去，栈顶元素出栈；若不是其对应的左括号，则说明括号不匹配，算法结束。
如此下去，当输入表达式结束时，若栈为空，则说明表达式括号匹配，否则说明表达式括号不匹配。
另外，由于本题是对表达式的括号匹配问题进行检查，所以对于表达式中输入的不是括号的字符一律不进行处理。
队列是一种特殊的线性表，它的插入和删除操作分别在表的两端进行，插入的那端叫队尾，删除的那端叫队首。
程序：
（一）栈（括号匹配）
#include
#defineSTACK_INIT_SIZE100
#defineSTACKINCREMENT10
typedefstruct{
char*base;
char*top;
charstacksize;
}sqstack;
voidinitstack（sqstack*s）{
s->base=（char*）malloc（STACK_INIT_SIZE*sizeof（char））;
if（!
s->base）exit（0）;
s->top=s->base;
s->stacksize=STACK_INIT_SIZE;
}
voidpush（sqstack*s,chare）{
if（s->top-s->base>=s->stacksize）{
s->base=（char*）malloc（（s->stacksize+STACKINCREMENT）*sizeof（char））;
if（!
s->base）exit（0）;
s->top=s->base+s->stacksize;
s->stacksize+=STACKINCREMENT;
}
*s->top++=e;
}
intstackempty（sqstacks）{
if（s.base）
return1;
else
return0;
}
voidpop（sqstack*s,char*e）{
if（s->top==s->base）exit（0）;
*e=*--s->top;
}
intmain（）{
sqstackl;
chare;
charflag;
charch;
initstack（&l）;
flag=1;
printf（"Enter,please（Enter#toend.）:
\n"）;
while（（（ch=getchar（））!
='#'）&&flag）{
switch（ch）{
case'（':
case'[':
case'{':
push（&l,ch）;
break;
case'）':
if（l.top==l.base||*（l.top-1）!
='（'）{
ch=0;
printf（"Error!
\n"）;
printf（"Enter,please（Enter#toend.）:
\n"）;
}
else
{pop（&l,&e）;
printf（"ok.\n"）;
printf（"Enter,please（Enter#toend.）:
\n"）;
}
break;
case']':
if（l.top==l.base||*（l.top-1）!
='['）{
ch=0;
printf（"Error!
\n"）;
printf（"Enter,please（Enter#toend.）:
\n"）;
}
else
{pop（&l,&e）;
printf（"ok.\n"）;
printf（"Enter,please（Enter#toend.）:
\n"）;
}
break;
case'}':
if（l.top==l.base||*（l.top-1）!
='{'）{
ch=0;
printf（"Error!
\n"）;
printf（"Enter,please（Enter#toend.）:
\n"）;
}
else
{pop（&l,&e）;
printf（"ok.\n"）;
printf（"Enter,please（Enter#toend.）:
\n"）;
}
break;
}
}
if（flag&&stackempty（l））{
printf（"OK!
\n"）;
}
else{
printf（"Error!
\n"）;
}
getch（）;
return0;
}
（二）队列顺序
#include
#definemaxqsize100
typedefstruct{
int*base;
intfront;
intrear;
}sqqueue;
voidinitqueue（sqqueue*q）{
q->base=（int*）malloc（maxqsize*sizeof（int））;
if（!
q->base）exit（0）;
q->front=q->rear=0;
}
voidenqueue（sqqueue*q,inte）{
if（（q->rear+1）%maxqsize==q->front）
printf（"thequeueisfull:
\n"）;
else{q->base[q->rear]=e;
q->rear=（q->rear+1）%maxqsize;}
}
voiddequeue（sqqueue*q,inte）{
if（q->front==q->rear）
printf（"thequeueisempty\n"）;
else{e=q->base[q->front];
printf（"shanchudeyuanshushi:
%ld\n",e）;
q->front=（q->front+1）%maxqsize;}
}
intqueuelength（sqqueue*q）{
return（q->rear-q->front+maxqsize）%maxqsize;
}
voidprint（sqqueue*q）{
int*p;inti;inty=q->front;
for（i=0;ip=q->base+y;
printf（"%d\t",*p）;
y=（y+1）%maxqsize;
}
printf（"\n"）;
}
voidmain（）{
sqqueueQ;charch='i',zifu;intm,n,i;intx;
initqueue（&Q）;
for（i=0;i<=3;i++）{
printf（"pleaseshurushuju:
\n"）;
scanf（"%d",&x）;
enqueue（&Q,x）;
}
printf（"zhegeduilieshi:
\n"）;
print（&Q）;
while（ch!
='#'）{
printf（"1isenqueue\n"
"2isdelete\n"
"3isquit\n"
"enteronedata:
\n"）;
scanf（"%d",&n）;
switch（n）{
case1:
printf（"zaiduiliecharuxindeyuanshu;\n"）;
scanf（"%ld",&x）;
enqueue（&Q,x）;
printf（"thelengthofqueueis%d\n",queuelength（&Q））;
printf（"zhegeduilieshi:
\n"）;
print（&Q）;
break;
case2:
printf（"shanchuyigeshuju:
\n"）;
dequeue（&Q,m）;
printf（"thelengthofqueueis%d\n",queuelength（&Q））;
printf（"zhegeduilieshi:
\n"）;
print（&Q）;
break;
case3:
ch='#';
}
}
getch（）;
}
（三）队列链式
/*链式队列*/
#include
#definenull0;
typedefstructQnode{
intdata;
structQnode*next;
}Qnode,*Queueptr;
typedefstruct{
Queueptrfront;
Queueptrrear;
}linkqueue;
char*initqueue（linkqueue*q）{
q->front=q->rear=（Queueptr）malloc（sizeof（Qnode））;
if（!
q->front）exit（0）;
q->front->next=null;
return"ok,emptyqueuehasbeencreated";
}
char*queueEmpty（linkqueue*q）{
if（q->front==q->rear）return"true,thequeueisempty";
elsereturn"false,thequeueisunempty";
}
voidenqueue（linkqueue*q,inte）{
Queueptrp;
p=（Queueptr）malloc（sizeof（Qnode））;
if（!
p）exit（0）;
q->rear->next=p;
p->data=e;
q->rear=p;
p->next=null;
}
voiddequeue（linkqueue*q,int*e）{
Queueptrp;
if（q->front==q->rear）exit（0）;
p=q->front->next;
*e=p->data;
if（q->rear==p）q->rear=q->front;
elseq->front->next=p->next;
free（p）;
}
voidprint（linkqueue*q）{
Queueptrp;
printf（"thequeueis:
\n"）;
for（p=q->front->next;p!
=q->rear;）{
printf（"%d\t",p->data）;
p=p->next;
}
printf（"%d\n",p->data）;
}
voidinstructions（void）
{
printf（"enterchoice:
\n"
"1toenqueue（）\n"
"2toqueueEmpty（）\n"
"3todequeue（）\n"）;
}
intmain（）{
linkqueueQ;char*str;intchoice,i,n,x,m,z,t,w;
str=initqueue（&Q）
升级会员 