数据结构栈和队列.docx

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数据结构栈和队列

实验二栈和队列

一、实验目的

1.掌握栈的顺序表示和实现

2.掌握队列的链式表示和实现

二、实验内容

1.编写一个程序实现顺序栈的各种基本运算。

2.实现队列的链式表示和实现。

三、实验步骤

1.初始化顺序栈

2.插入元素

3.删除栈顶元素

4.取栈顶元素

5.遍历顺序栈

6.置空顺序栈

7.初始化并建立链队列

8.入链队列

9.出链队列

10.遍历链队列

四、实现提示

1./*定义顺序栈的存储结构*/

typedefstruct{

ElemTypestack[MAXNUM];

inttop;

}SqStack;

/*初始化顺序栈函数*/

voidInitStack(SqStack*p)

{q=(SqStack*)malloc(sizeof(SqStack)/*申请空间*/)/*入栈函数*/

voidPush(SqStack*p,ElemTypex)

{if(p->top

1

{p->top=p->top+1;/*栈顶+1*/

p->stack[p->top]=x;}/*数据入栈*/

}

/*出栈函数*/

ElemTypePop(SqStack*p)

{x=p->stack[p->top];/*将栈顶元素赋给x*/

p->top=p->top-1;}/*栈顶-1*/

/*获取栈顶元素函数*/

ElemTypeGetTop(SqStack*p)

{x=p->stack[p->top];}

/*遍历顺序栈函数*/

voidOutStack(SqStack*p)

{for(i=p->top;i>=0;i--)

printf("第%d个数据元素是:

%6d\n",i,p->stack[i]);}

/*置空顺序栈函数*/

voidsetEmpty(SqStack*p)

{p->top=-1;}

2./*定义链队列*/

typedefstructQnode

{ElemTypedata;

structQnode*next;

}Qnodetype;

typedefstruct

{Qnodetype*front;

Qnodetype*rear;

}Lqueue;

/*初始化并建立链队列函数*/

voidcreat(Lqueue*q)

{h=(Qnodetype*)malloc(sizeof(Qnodetype));/*初始化申请空间*/h->next=NULL;

q->front=h;

q->rear=h;

for(i=1;i<=n;i++)*利用循环快速输入数据*/

{scanf("%d",&x);

Lappend(q,x);}/*利用入链队列函数快速输入数据*/}

/*入链队列函数*/

voidLappend(Lqueue*q,intx)

{s->data=x;

s->next=NULL;

q->rear->next=s;

q->rear=s;}

/*出链队列函数*/

ElemTypeLdelete(Lqueue*q)

{p=q->front->next;

q->front->next=p->next;

if(p->next==NULL)

q->rear=q->front;

x=p->data;

free(p);}/*释放空间*/

/*遍历链队列函数*/

voiddisplay(Lqueue*q)

{while(p!

=NULL)/*利用条件判断是否到队尾*/

{printf("%d-->",p->data);

p=p->next;

}

}

五、思考与提高

1.读栈顶元素的算法与退栈顶元素的算法有何区别?

2.如果一个程序中要用到两个栈,为了不发生上溢错误,就必须给每个栈预先分配一个足够大的存储空间。

若每个栈都预分配过大的存储空间,势必会造成系统空间紧张。

如何解决这个问题?

(1)链栈只有一个top指针,对于链队列,为什么要设计一个头指针和一个尾指针?

(2)一个程序中如果要用到两个栈时,可通过两个栈共享一维数组来实现。

即双向栈共享邻接空间。

如果一个程序中要用到两个队列,能否实现?

如何实现?

六、完整参考程序

1.栈的顺序表示和实现

#include

#include

#include

#defineTRUE1

#defineFALSE0

#defineOK1

#defineERROR0

#defineINFEASIBLE-1

#defineOVERFLOW-2

typedefintStatus;

typedefintSElemType;

//-----栈的顺序存储表示-----

#defineSTACK_INIT_SIZE100

#defineSTACKINCREMENT10

typedefstruct{

SElemType*base;

SElemType*top;

intstacksize;

}SqStack;

StatusInitStack(SqStack&S);

StatusDestroyStack(SqStack&S);

StatusStackDisplay(SqStack&S);

StatusGetTop(SqStackS,SElemType&e);

StatusPush(SqStack&S,SElemTypee);

StatusPop(SqStack&S,SElemType&e);

StatusStackEmpty(SqStackS);

StatusInitStack(SqStack&S){//构造一个空栈S

S.base=(SElemType*)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));

if(!

S.base)exit(OVERFLOW);//存储分配失效

S.top=S.base;

S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;

returnOK;

}//InitStack

StatusDestroyStack(SqStack&S){//销毁栈S

if(S.base)free(S.base);

S.top=S.base=NULL;

returnOK;

}//InitStack

StatusStackDisplay(SqStack&S){//显示栈S

SElemType*p=S.base;

inti=0;

if(S.base==S.top){

printf("堆栈已空!

\n");

returnOK;

}

while(p

printf("[%d:

%d]",++i,*p++);

printf("\n");

returnOK;

}//StackDisplay

StatusGetTop(SqStackS,SElemType&e){

//若栈不空,则用e返回S的栈顶元素,

//并返回OK;否则返回ERROR

if(S.top==S.base)returnERROR;

e=*(S.top-1);

returnOK;

}//GetTop

StatusPush(SqStack&S,SElemTypee){//插入元素e为新的栈顶元素if(S.top-S.base>=S.stacksize){//栈满,追加存储空间

S.base=(SElemType*)realloc(S.base,

(S.stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(SElemType));

if(!

S.base)exit(OVERFLOW);//存储分配失败

S.top=S.base+S.stacksize;

S.stacksize+=STACKINCREMENT;

}

*S.top++=e;

returnOK;

}//Push

StatusPop(SqStack&S,SElemType&e){

//若栈不为空,则删除S的栈顶元素,

//用e返回其值,并返回OK;否则返回ERROR

if(S.top==S.base)returnERROR;

e=*--S.top;

returnOK;

}//Pop

StatusStackEmpty(SqStackS){

//若S为空栈,则返回TRUE,否则返回FALSE。

if(S.top==S.base)returnTRUE;

elsereturnFALSE;

}//StackEmpty

voidmain(){

SqStackSt;

Statustemp;

intflag=1,ch;

inte;

printf("本程序实现顺序结构的堆栈的操作。

\n");

printf("可以进行入栈,出栈,取栈顶元素等操作。

\n");

InitStack(St);//初始化堆栈St

while(flag){

printf("请选择:

\n");

printf("1.显示栈中所有元素\n");

printf("2.入栈\n");

printf("3.出栈\n");

printf("4.取栈顶元素\n");

printf("5.退出程序\n");

scanf("%d",&ch);

switch(ch){

case1:

StackDisplay(St);

break;

case2:

printf("请输入要入栈的元素(一个整数):

");

scanf("%d",&e);//输入要入栈的元素

temp=Push(St,e);//入栈

if(temp!

=OK)printf("堆栈已满!

入栈失败!

\n");

else{

printf("成功入栈!

\n");//成功入栈

StackDisplay(St);

}

break;

case3:

temp=Pop(St,e);//出栈

if(temp==ERROR)printf("堆栈已空!

\n");

else{

printf("成功出栈一个元素:

%d\n",e);//成功出栈

StackDisplay(St);

}

break;

case4:

temp=GetTop(St,e);//取得栈顶元素

if(temp==ERROR)printf("堆栈已空!

\n");

elseprintf("栈顶元素是:

%d\n",e);//显示栈顶元素

break;

default:

flag=0;

printf("程序结束,按任意键退出!

\n");

getch();

}

}

DestroyStack(St);

}

2.队列的链式表示和实现

#include

#include

#include

#defineTRUE1

#defineFALSE0

#defineOK1

#defineERROR0

#defineINFEASIBLE-1

#defineOVERFLOW-2

//Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码typedefintStatus;

//ElemType是顺序表数据元素类型,此程序定义为int型typedefintQElemType;

//-----单链队列--队列的链式存储结构-----

typedefstructQNode{//定义结点结构

QElemTypedata;//数据域

structQNode*next;//指针域

}QNode,*QueuePtr;

typedefstructlinkqueue{//定义队列结构

QueuePtrfront;//队头指针

QueuePtrrear;//队尾指针

}LinkQueue;

StatusInitLinkQueue(LinkQueue&);//初始化一个队列StatusDestroyLinkQueue(LinkQueue&);//销毁一个队列

intLinkQueueLength(LinkQueue&Q);//队列的长度StatusEnLinkQueue(LinkQueue&,QElemType);//将一个元素入队列StatusDeLinkQueue(LinkQueue&,QElemType&);//将一个元素出队列StatusDisplayLinkQueue(LinkQueue);//显示队列中所有元素

voidmain(){

LinkQueueLQ;

QElemTypee;

intflag=1,ch,len;

Statustemp;

printf("本程序实现链式结构队列的操作。

\n");

printf("可以进行入队列、出队列等操作。

\n");

InitLinkQueue(LQ);//初始化队列

while(flag){

printf("请选择:

\n");

printf("1.显示队列所有元素\n");

printf("2.入队列\n");

printf("3.出队列\n");

printf("4.求队列的长度\n");

printf("5.退出程序\n");

scanf("%d",&ch);

switch(ch){

case1:

DisplayLinkQueue(LQ);//显示队列中所有元素

break;

case2:

printf("请输入要人队的元素(一个整数):

");

scanf("%d",&e);//输入要入队列的字符

EnLinkQueue(LQ,e);//入队列

DisplayLinkQueue(LQ);

break;

case3:

temp=DeLinkQueue(LQ,e);//出队列

if(temp==OK){

printf("出队一个元素:

%d\n",e);

DisplayLinkQueue(LQ);

}

elseprintf("队列为空!

\n");

break;

case4:

len=LinkQueueLength(LQ);

printf("队列的长度为:

%d\n",len);

break;

default:

flag=0;

printf("程序运行结束,按任意键退出!

\n");

getch();

}

}

}

StatusInitLinkQueue(LinkQueue&Q){//队列初始化

Q.front=Q.rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));//生成一个头结点,并把首尾指针指向头结点

Q.front->next=NULL;

returnOK;

}

StatusDestroyLinkQueue(LinkQueue&Q){//销毁一个队列

QueuePtrp;

QElemTypee;

while(Q.front!

=Q.rear)

DeLinkQueue(Q,e);

free(Q.front);

Q.front=Q.rear=NULL;

returnOK;

}

intLinkQueueLength(LinkQueue&Q){//队列的长度

inti=0;

QueuePtrp=Q.front;

while(p!

=Q.rear){

++i;

p=p->next;

}

returni;

}

StatusEnLinkQueue(LinkQueue&Q,QElemTypee){//入队列

QueuePtrp;

p=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));//生成一个新结点

p->data=e;//赋值

p->next=NULL;

Q.rear->next=p;//插入至队列尾

Q.rear=p;//修改队尾指针

returnOK;

}

StatusDeLinkQueue(LinkQueue&Q,QElemType&e){//出队列

QueuePtrp;

if(Q.front==Q.rear)returnERROR;//判断队列是否已空,已空返回ERROR

p=Q.front->next;//p指向队列中第一个元素

e=p->data;//取得该元素值

Q.front->next=p->next;//修改队首指针

if(Q.rear==p)Q.rear=Q.front;//若队列已空,把队尾指针指向头结点

returnOK;//成功出队列,返回OK}

StatusDisplayLinkQueue(LinkQueueQ){//显示队列中所有元素

QueuePtrp;

inti=0;

p=Q.front->next;

if(p==NULL)printf("队列为空!

\n");//队列为空

else{

while(p){//否则显示队列中所有元素

printf("[%d:

%d]",++i,p->data);

p=p->next;

}

printf("\n");

}

returnOK;

}

 

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