数据结构 用两个栈模拟队列的操作.docx

数据结构 用两个栈模拟队列的操作.docx

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数据结构用两个栈模拟队列的操作

《数据结构》实验报告

◎实验题目:

用两个栈模拟队列的操作。

◎实验目的：

1、掌握使用VisualC++6.0上机调试程序的基本方法；

2、掌握栈与队列中的基本操作并学会灵活运用；

3、提高自己分析问题和解决问题的能力，在实践中理解教材上的理论。

◎实验内容：

通过两个栈s1和s2模拟队列的进队操作，出队操作，对队满和队空的判断，遍历输出队列中的所有数据。

一、需求分析

1、输入的形式和输入值的范围：

根据提示，输入序号以选择要进行的操作（进队、出队、结束），进行进队或出队前，需输入进队或出队数据的个数，再输入相应个数的数据。

2、输出的形式：

在进队的数据输入完毕后后，输出已经进入队列的所有数据，若队已满存在未进入队列的数据，则输出相应的队满的提示；在输入出队数据的个数完成后，则输出要出队的所有数据，若队列中的数据个数小于操作者想要输出的数据个数，则提示队空，然后再输出出队后队列中的所有数据。

3、程序所能达到的功能：

根据提示进行操作，模拟进队，出队，判断队满和队空，以及输出队列中的所有数据。

4、测试数据：

请选择要进行的操作（1.进队2.出队3.结束）:

1

请输入进队数据个数:

14

输入数据:

1234567891011121314

队已满,11未进入队列

队已满,12未进入队列

队已满,13未进入队列

队已满,14未进入队列

此时队列中的数据依次为:

12345678910

请选择要进行的操作（1.进队2.出队3.结束）:

2

请输入出队数据个数:

3

出队的数据为:

123

此时队列中的数据依次为:

45678910

请选择要进行的操作（1.进队2.出队3.结束）:

2

请输入出队数据个数:

10

出队的数据为:

45678910队空!

此时队列中已没有数据

请选择要进行的操作（1.进队2.出队3.结束）:

3

谢谢你的使用

二概要设计

（一）栈按照“后进先出”的顺序进行操作，队列按照“先进后出”的顺序进行操作，所以本题中利用两个顺序栈s1和s2模拟队列的操作。

1、模拟进队可以通过将数据输入栈s1实现，当栈s1已满并且栈s2为空时，须将栈s1中的数据由栈顶至栈底依次全部移入栈s2；

2、模拟出队可以将数据由栈s2输出实现，当栈s2已空但仍需要继续模拟出队操作时，若栈s1非空则需要将栈s1中的数据由栈顶至栈底依次全部移入栈s2，继续输出；

3、当栈s1满且栈s2非空则表示队列已满，当栈s1空且栈s2空则表示队列已空；

4、遍历输出队列中的数据，该过程的模拟通过自栈顶至栈底输出栈s2中的数据，接着自栈底至栈顶输出栈s1中的数据来实现。

（二）本程序的基本操作和模块：

1、顺序栈的基本操作，包括以下部分：

初始化顺序栈：

InitStack（SeqStack&s）

判断栈满：

StackFull（SeqStack&s）

判断栈空：

StackEmpty（SeqStack&s）

入栈：

Push（SeqStack&s,inta）

出栈：

Pop（SeqStack&s）

将栈s1中数据全部移入栈s2：

Fun（SeqStack&s1,SeqStack&s2）

2、利用栈的基本操作，模拟队列的操作：

判断队满：

QueueFull（SeqStack&s1,SeqStack&s2）

判断队空：

QueueEmpty（SeqStack&s1,SeqStack&s2）

进队：

enQueue（SeqStack&s1,SeqStack&s2,intm）

出队：

deQueue（SeqStack&s1,SeqStack&s2,intn）

遍历队列：

display（SeqStack&s1,SeqStack&s2）

3、主函数：

main（）

在主函数中调用模拟队列操作的函数，实现题目的要求。

三详细设计

（1）顺序栈类型描述

typedefstruct

{

intdata[maxsize];

inttop;

}SeqStack;

（2）顺序栈的基本操作

1、初始化顺序栈：

InitStack（SeqStack&s）

空栈时栈顶指针top为-1

2、判断栈满：

StackFull（SeqStack&s）

若栈顶指针值top==maxsize-1,说明栈满，返回1；否则返回0

3、判断栈空：

StackEmpty（SeqStack&s）

若栈顶指针值top==-1,说明栈空，返回1；否则返回0

4、入栈：

Push（SeqStack&s,inta）

首先判断栈是否满，若栈未满，则让栈顶指针上移，数据元素入栈

5、出栈：

Pop（SeqStack&s）

首先判断栈是否空，若栈不空，则输出栈顶元素值，栈顶指针下移

6、将栈s1中数据全部移入栈s2：

Fun（SeqStack&s1,SeqStack&s2

while（s1.top>-1）//当栈s1非空时，执行以下操作

{

s2.top++;//栈s2的栈顶加1

s2.data[s2.top]=s1.data[s1.top];//将栈s1的栈顶赋给栈s2的栈顶

s1.top--;//栈s1的指针减1

}

（3）利用栈的基本操作所模拟的队列的操作

1、判断队满：

QueueFull（SeqStack&s1,SeqStack&s2）

若栈s1满且栈s2非空，说明队满，返回1；否则返回0

（该函数调用了判栈满函数StackFull和判栈空函数StackEmpty）

2、判断队空：

QueueEmpty（SeqStack&s1,SeqStack&s2）

若栈s1空且栈s2空，说明队空，返回1；否则返回0

（该函数调用了判栈空函数StackEmpty）

3、进队：

enQueue（SeqStack&s1,SeqStack&s2,intm）

输入m个数据，执行以下操作：

如果队满,输出队满的提示，此时数据不能进入队列

如果队不满，若“栈s1满，栈s2空”，则将栈s1中数据全部移入栈s2，若不满足“栈s1满，栈s2空”的条件，则不必执行上述操作。

之后将输入的数据入栈s1。

（该函数调用了判栈满函数StackFull，判栈空函数StackEmpty，判队满函数QueueFull，将栈s1中数据全部移入栈s2的函数Fun，入栈函数Push）

4、出队：

deQueue（SeqStack&s1,SeqStack&s2,intn）

根据要出队的数据的个数，执行以下操作：

如果队空，则输出队空的提示

如果队不空，若“栈s1非空，栈s2空”，则将栈s1中数据全部移入栈s2，若不满足“栈s1非空，栈s2空”的条件，则不必执行上述操作。

之后将栈s2中的数据出栈。

（该函数调用了判栈空函数StackEmpty，判队空函数QueueEmpty，将栈s1中数据全部移入栈s2的函数Fun，出栈函数Pop）

5、遍历队列：

display（SeqStack&s1,SeqStack&s2）

如果队空，则提示队列中已没有数据

如果队不空，则由栈顶至栈底，依次输出s2中的数据；接着由栈底至栈顶，依次输出s1中的数据。

（该函数调用了判队空函数QueueEmpty）

（4）主函数

在主函数中调用进队函数enQueue、出队函数deQueue和遍历队列函数display

while

（1）

{

输入数据选择要进行的操作（1.进队2.出队3.结束）

如果选择3，则退出循环，结束程序运行。

如果选择1，则输入进队数据个数，接着调用进队函数，输入相应个数的数据，完成数据进队；最后遍历输出队列中的所有数据

如果选择2，则输入出队数据个数，接着调用出队函数，输出相应的数据，完成数据出队；最终遍历输出队列中的所有数据

}

四使用说明、测试分析及结果

1、程序使用说明：

（1）本程序运行环境为VisualC++6.0；

（2）根据界面提示进行操作，以空格分隔分隔输入的连续数据，输入完毕后以回车结束

2、测试结果与分析：

页面提示“请选择要进行的操作（1.进队2.出队3.结束）:

”

输入序号“1”，按回车确定，页面显示“请输入进队数据个数:

”

输入“14”，按回车确定，则提示“输入数据:

”

依次输入以下数据“1234567891011121314”（空格分隔），按回车确定则页面显示如下：

“队已满,11未进入队列

队已满,12未进入队列

队已满,13未进入队列

队已满,14未进入队列

此时队列中的数据依次为:

12345678910

请选择要进行的操作（1.进队2.出队3.结束）:

”

输入序号“2”，按回车确定，表示选择出队操作，页面提示“请输入出队数据个数:

”

输入“3”，按回车确定，则页面显示如下：

“出队的数据为:

123

此时队列中的数据依次为:

45678910

请选择要进行的操作（1.进队2.出队3.结束）:

”

输入序号“2”，按回车确定，表示继续选择出队操作，页面提示“请输入出队数据个数:

”

输入“10”，按回车确定，则页面显示如下：

“出队的数据为:

45678910队空!

此时队列中已没有数据

请选择要进行的操作（1.进队2.出队3.结束）:

”

输入序号“3”，按回车确定，页面显示如下：

“谢谢你的使用

Pressanykeytocontinue”

由上测试结果分析得，该程序功能满足题目要求。

3、调试过程中遇到的问题及解决方法

①在第一次运行程序时，出队结果为部分输入的进队数据和乱码，认真分析后发现栈顶指针移动的次序错误，这是个特别低级的错误，在检查代码时及时发现了。

②另一个错误是出队数据的结果正确，但是遍历输出队列中的数据显示有误，因为错误发生在后半部分输出的数据，所以检查了display函数，发现循环条件不够完整，在修改了程序之后，该过程也得以纠正。

②运行的页面中显示的对操作的提示，以及对队满和队空的提示虽然正确，但是很混乱，比如输入数据完毕后仍然有让操作者输入数据的提示，还有输入的数据太多，有两个输入的数据不能进入队列，此时显示结果为两个“队满”，为解决问题，我调整了和输入数据相关的语句在函数中的位置，输出提示也作了一点修改，最终得到运行界面中所示的结果。

4、运行界面

五、实验总结

本次实验，我进行了预习，但是预习的思路出现了错误，在课上老师对该实验作了提示后，我意识到了自己思路中的问题。

即将数据由栈s1移入栈s2，若移动就应全部移走，只有在栈s2为空时，才可以向栈s2中移入数据。

我在10月19日下午完成了代码的编写，运行结果正确，但是仍存在一些问题，如函数名的命名，进队函数名为Push，出队函数名为Pop，这样命名很不规范，且代码可读性差，对题目中要求的用两个栈模拟队列操作体现不够明显，在老师的指导下，我又在实验课上作了修改。

在本次编写程序过程中，发生了一些很低级的错误，但是都很快解决。

在对最后运行的页面的修改花费了很多时间才使之和谐统一，因为虽然程序编写正确，运行结果也正确，但是输入和输出结果不够人性化，对输入的处理也出现过一些错误，我觉得在以后应该注意这个问题。

按照本实验的设计思路，可以模拟队列中“先进先出”的功能，但是所模拟的队列能存储的最大数据个数是不确定的，如第二个运行界面中所示，第一次输入数据后栈s1和栈s2都已满，此时表示队列已满，队列中存放了10个数据。

接着令4个数据出队，则栈s2中剩一个数据，栈s1满，但此时也表示队列已满，不能继续进队。

即队列中的数据个数n满足maxsize+1

本次实验，我很感谢老师和同学对我的指点。

通过本次实验，对队列和栈的结构有了更深层次的认识，对一些细节更加理解，收获了很多。

教师评语：

实验成绩：

指导教师签名：

批阅日期：

代码：

#include

#definemaxsize5

//————————————————————————————————

typedefstruct//顺序栈类型描述

{

intdata[maxsize];

inttop;

}SeqStack;

//————————————————————————————————

voidInitStack（SeqStack&s）//初始化顺序栈

{

s.top=-1;

}

//————————————————————————————————

intStackFull（SeqStack&s）//判栈满的函数

{

if（s.top==maxsize-1）

return1;

elsereturn0;

}

//————————————————————————————————

intStackEmpty（SeqStack&s）//判栈空的函数

{

if（s.top==-1）return1;

elsereturn0;

}

//————————————————————————————————

voidPush（SeqStack&s,inta）//入栈函数

{

if（StackFull（s））printf（"栈满!

"）;

else

{

s.top++;

s.data[s.top]=a;

}

}

//————————————————————————————————

voidPop（SeqStack&s）//出栈函数

{

if（StackEmpty（s））printf（"栈空!

"）;

else

{

printf（"%d",s.data[s.top]）;

s.top--;

}

}

//————————————————————————————————

intQueueFull（SeqStack&s1,SeqStack&s2）//判队满函数

{

if（StackFull（s1）&&!

StackEmpty（s2））return1;//当栈s1满且栈s2非空，则队满

elsereturn0;

}

//————————————————————————————————

intQueueEmpty（SeqStack&s1,SeqStack&s2）//判队空函数

{

if（StackEmpty（s1）&&StackEmpty（s2））return1;//当栈s1空且栈s2空，则栈空

elsereturn0;

}

//————————————————————————————————

voidFun（SeqStack&s1,SeqStack&s2）//将栈s1中的数据全部移入栈s2

{

while（s1.top>-1）//当栈s1非空时，执行以下操作

{

s2.top++;//栈s2的栈顶加1

s2.data[s2.top]=s1.data[s1.top];//将栈s1的栈顶赋给栈s2的栈顶

s1.top--;//栈s1的指针减1

}

}

//————————————————————————————————

voidenQueue（SeqStack&s1,SeqStack&s2,intm）//进队函数

{

inti,a;

printf（"输入数据:

"）;//输出输入数据的提示

for（i=0;i

{

scanf（"%d",&a）;//输入数据

if（QueueFull（s1,s2））//如果队满,输出队满的提示，此时数据不能进入队列

printf（"队已满,%d未进入队列\n",a）;

else

{

if（StackFull（s1）&&StackEmpty（s2））//如果栈s1满，栈s2空，则将栈s1中数据全部移入栈s2

Fun（s1,s2）;//调用函数，将栈s1中数据全部移入栈s2

Push（s1,a）;//调用入栈函数，将输入的数据入栈s1

}

}

}

//————————————————————————————————

voiddeQueue（SeqStack&s1,SeqStack&s2,intn）//出队函数

{

inti;

printf（"出队的数据为:

"）;//提示将输出的数据为出队的数据

for（i=0;i

{

if（QueueEmpty（s1,s2））//如果队空，则输出队空的提示

{

printf（"队空!

"）;break;

}

else

{

if（!

StackEmpty（s1）&&StackEmpty（s2））//如果栈s1非空，栈s2空，则将栈s1中数据全部移入栈s2

Fun（s1,s2）;//调用函数，将栈s1中数据全部移入栈s2

Pop（s2）;//栈s2中的数据出栈

}

}

printf（"\n"）;

}

//————————————————————————————————

voiddisplay（SeqStack&s1,SeqStack&s2）//遍历队列函数

{

inti,t;

if（QueueEmpty（s1,s2））//若队空，则提示队列中已没有数据

printf（"此时队列中已没有数据"）;

else{

printf（"此时队列中的数据依次为:

"）;

for（t=s2.top;t>-1;t--）//由栈顶至栈底，依次输出s2中的数据

{

printf（"%d",s2.data[t]）;

}

for（i=0;i<=s1.top;i++）//由栈底至栈顶，依次输出s1中的数据

{

printf（"%d",s1.data[i]）;

}

}

printf（"\n"）;

}

//————————————————————————————————

intmain（）//主函数

{

intm,n,p;

SeqStacks1,s2;//定义栈s1和栈s2

InitStack（s1）;//初始化栈s1

InitStack（s2）;//初始化栈s2

while

（1）

{

printf（"\n请选择要进行的操作（1.进队2.出队3.结束）:

"）;

scanf（"%d",&p）;//输入数据选择要进行的操作

if（p==3）break;//当选择3时退出循环

switch（p）

{

case1:

printf（"请输入进队数据个数:

"）;

scanf（"%d",&m）;//输入进队数据个数

enQueue（s1,s2,m）;//调用进队函数

display（s1,s2）;//调用遍历队列函数，输出队中所有数据

break;

case2:

printf（"请输入出队数据个数:

"）;

scanf（"%d",&n）;//输入出队数据个数

deQueue（s1,s2,n）;//调用出队函数

display（s1,s2）;//调用遍历队列函数，输出队中所有数据

break;

}

}

printf（"谢谢你的使用\n"）;

return0;

}