栈和队列实验报告.docx

1、栈和队列实验报告数据结构实验报告 顺序栈的实现和基本操作一、需求分析（1）顺序栈 栈的典型操作是入栈和出栈，前者将新元素压入栈中，后者弹出栈顶元素。栈只提供对栈顶元素的访问操作，由top ( )完成。Push ( )和Pop ( )还有Top ( )共同构成了栈的最小功能接口。此外，为了方便使用，栈还有判空，判满和输出栈等功能。 输入形式及范围：输入形式为整型，范围为065535。 输出形式：在顺序栈的初始化后显示初始化成功，在判断栈是否为空时显示当前栈为空，入栈后显示入栈成功或者栈已满。出栈时显示出栈元素或者栈为空。输出栈时依次显示栈中元素。 程序功能：初始化栈，判断栈是否为空，判断栈是否为

2、满，入栈，出栈，取栈顶元素，出栈同时返回栈顶元素和输出栈等功能。 测试数据：初始化后输入栈的长度为4。 判断栈是否为空。 进行5次入栈操作。分别输入1 2 3 4 5 输出栈。执行2次出栈操作。 输出栈。查看栈顶元素。 输出栈。（2）队列 队列的典型操作是入队和出队，前者将新元素压入队列中，后者弹出队首头元素。队列只提供对队头元素和队尾元素的操作，由DeQueue ( ) 和EnQueue( )完成。DeQueue还有EnQueue ( )共同构成了队列的最小功能接口。此外，为了方便使用，队列还有判空，判满和输出队列等功能。 输入形式及范围：输入形式为整型，范围为065535。 输出形式：在顺

3、序队列的初始化后显示初始化成功，在判断队列是否为空时显示当前队列为空，入队列后显示入队成功或者队列已满。出队列时显示出队首元素或者队列为空。输出队列时依次显示队列中元素。 程序功能：初始化队列，判断队列是否为空，判断队列是否为满，入队，出队，取队首元素，输出队列等功能。 测试数据：初始化后输入队列的长度为54。 判断队列是否为空。 进行5次入队操作。分别输入1 2 3 4 5 输出队列。执行2次出队操作。 输出队列。查看队首元素。 输出队列。二、概要设计（1）顺序栈为了实现程序的功能，在.H文件中定义了栈的模板类.template class Stack私有数据成员：private: 栈的最大

4、长度 int MaxSize; 栈顶位置 int top; 顺序栈首地址 T *theArray;公有成员：public: 栈的初始化 void InitStack(int capacity=10);操作结果：初始化一个默认长度为10的空栈 判断栈是否为空 bool IsEmpty() const; 初始条件：栈已存在。操作结果：判断栈是否为空。为空则返回1。判断栈是否为满 bool IsFull() const; 初始条件：栈已存在。 操作结果：判断栈是否为满。为满则返回1。查看栈顶元素 const T &Top() const; 初始条件：栈已经存在。 操作结果：查看栈顶元素，且返回其值。

5、清空栈 void MakeEmpty() top=-1; 初始条件：栈已存在。 操作结果：清空当前栈中元素。出栈 void Pop(); 初始条件：栈已存在。 操作结果：将当前栈顶元素出栈。栈为空时提醒当前栈为空。入栈 void Push(const T &e); 初始条件：栈已存在。 操作结果：将当前元素入栈。栈为满时弹出提醒当前栈已满。出栈且返回栈顶元素T TopAndPop(); 初始条件：栈已存在。 操作结果：当前栈顶元素出栈且返回其值。输出栈 void Output();初始条件：栈已存在操作结果：按顺序输出栈中元素; 模板类中包含了以下函数初始化栈 void InitStack(i

6、nt capacity=10);判断栈空 bool IsEmpty() const;判断栈满 bool IsFull() const;查看栈顶元素 const T &Top() const;置空栈 void MakeEmpty() top=-1;出栈 void Pop();入栈 void Push(const T &e);出栈且返回栈顶元素 T TopAndPop();输出栈 void Output();（2）队列为了实现程序的功能，在.H文件中定义了队列的模板类.template class Queue私有数据成员：private: 队列的最大长度 int MaxSize; 队列的当前位置

7、Int currentSize; 队头位置 int front; 队尾位置 int rear; 队列的头指针 T *theArray; 自加函数 void Increment(int &x);公有成员：public: 队列的初始化 void InitQueue(int capacity=10);操作结果：初始化一个默认长度为10的空队列 判断队列是否为空 bool IsEmpty() const; 初始条件：队列已存在。操作结果：判断队列是否为空。为空则返回1。判断队列是否为满 bool IsFull() const; 初始条件：队列已存在。 操作结果：判断队列是否为满。为满则返回1。查看队列

8、顶元素 const T & GetFront() const; 初始条件：队列已经存在。 操作结果：查看队列顶元素，且返回其值。清空队列 void MakeEmpty();初始条件：队列已存在。 操作结果：清空当前队列中元素。出队列 T DeQueue(); 初始条件：队列已存在。 操作结果：将当前队列顶元素出队。队列为空时提醒当前队列为空。入队列 void EnQueue(const T &x); 初始条件：队列已存在。 操作结果：将当前元素入队。队列为满时弹出提醒当前队列已满。输出队列 void OutPut();初始条件：队列已存在操作结果：按顺序输出队列中元素; 模板类中包含了以下函数

9、初始化队列 void InitQueue(int capacity=10);判断队列是否为空 bool IsEmpty() const;判断队列是否为满 bool IsFull() const;查看队头元素 const T & GetFront() const;置空队列 void MakeEmpty();出对 T DeQueue();入对 void EnQueue(const T &x);输出队列 void Output(); 运用main函数 来调用实现以上功能 各个函数之间关系表示如下：三、详细设计（1）顺序栈 栈的初始化：template void Stack:InitStack(int

10、 capacity) MaxSize=capacity; theArray=new TMaxSize; top=-1; 判断栈空template bool Stack:IsEmpty() const /判断栈是否为空 如果空 返回1 return top=-1;判断栈满template bool Stack:IsFull() const /判断栈是否为满 如果已满 返回1 return top=MaxSize-1;入栈函数template void Stack:Push(const T &e) /入栈 if(IsFull() cout栈已满，不能继续插入endl; theArray+top=e

11、; 出栈函数：template void Stack:Pop() /出栈 if(IsEmpty() cout栈为空endl; top-;出栈且返回栈顶元素：template T Stack:TopAndPop() /返回栈顶元素且出栈 if(IsEmpty() cout栈为空endl; return theArraytop-;查看栈顶元素：template const T & Stack:Top() const /返回栈顶元素 if(IsEmpty() cout栈为空endl; return theArraytop;输出栈：template void Stack:Output() if(IsE

12、mpty() cout栈为空endl; int i; for(i=0;i=top;i+) couttheArrayit; 顺序main函数#include#includemalloc.h#includestdlib.h#includestack.hvoid main() Stack stack; int select; do cout请选择所需操作： endl; couttt1：新建栈endl; couttt2：判断栈是否为空endl; couttt3：判断栈是否为满endl; couttt4：入栈endl; couttt5：出栈endl; couttt6：查看栈顶元素endl; couttt

13、7：输出栈endl; couttt8：退出程序select; switch(select) case 1: int n; cout请输入栈长度（默认为10）n; stack.InitStack(n); system(pause);system(cls); break; case 2: if(stack.IsEmpty()=1) cout当前栈为空endl; else cout当前栈非空endl; system(pause);system(cls); break; case 3: if(stack.IsFull()=1) cout当前栈为满endl; else cout当前栈非满endl; sy

14、stem(pause);system(cls); break; case 4: int x; cout请输入即将入栈的元素值x; stack.Push(x); cout入栈成功endl; system(pause);system(cls); break; case 5: int i,e; e=stack.TopAndPop(); cout是否查看刚刚出栈的元素？（是，则输入1，否则输入0）i; if(i=1) cout刚刚出栈元素值为：eendl; if(i!=1&i!=0) cout输入有误endl; system(pause);system(cls); break; case 6: cou

15、t当前栈顶元素值为：stack.Top()endl; system(pause);system(cls); break; case 7: cout当前栈中元素为:=1&select8);（2）队列队列初始化templatevoid Queue:InitQueue(int capacity) MaxSize=capacity; theArray=new TMaxSize; front=0; rear=-1;判空templatebool Queue:IsEmpty()const return currentSize=0;判满templatebool Queue:IsFull() const ret

16、urn currentSize=MaxSize;templatevoid Queue:MakeEmpty() currenSize=0; front=0; rear=-1;置空队列templatevoid Queue:MakeEmpty() currenSize=0; front=0; rear=-1;查看队头元素templateconst T & Queue:GetFront()const if(IsEmpty() cout队列为空endl; return theArrayfront;出队函数templateT Queue:DeQueue() if(IsEmpty() cout队列为空end

17、l; currentSize-; T frontItem=theArrayfront; Increment(front); return frontItem;入队函数templatevoid Queue:EnQueue(const T&x) if(IsFull() cout队列已满endl; Increment(rear); theArrayrear=x; currentSize+;输出队列templatevoid Queue:OutPut() if(IsEmpty() cout队列为空endl; int i; for(i=front;i=rear;i+) couttheArrayit; 队列

18、main函数#include#includemalloc.h#includestdlib.h#includeduilie.hvoid main() Queue queue; int select; do cout请选择所需操作： endl; couttt1：新建队列endl; couttt2：判断队列是否为空endl; couttt3：判断队列是否为满endl; couttt4：入队endl; couttt5：出队endl; couttt6：查看队首元素endl; couttt7：输出队列endl; couttt8：退出程序select; switch(select) case 1: int

19、n; cout请输入队列长度（默认为10）n; queue.InitQueue(n); system(pause);system(cls); break; case 2: if(queue.IsEmpty()=1) cout当前栈为空endl; else cout当前栈非空endl; system(pause);system(cls); break; case 3: if(queue.IsFull()=1) cout当前队列为满endl; else cout当前队列非满endl; system(pause);system(cls); break; case 4: int x; cout请输入即

20、将入队的元素值x; queue.EnQueue(x); cout入队成功endl; system(pause);system(cls); break; case 5: int i,e; e=queue.DeQueue(); cout是否查看刚刚出栈的元素？（是，则输入1，否则输入0）i; if(i=1) cout刚刚出队元素值为：eendl; if(i!=1&i!=0) cout输入有误endl; system(pause);system(cls); break; case 6: cout当前队首元素值为：queue.GetFront()endl; system(pause);system(c

21、ls); break; case 7: cout当前队列中元素为:=1&select8);四、使用说明顺序栈模板类的全部实现内容包含在一个独立的C+头文件stack.h中。而为了实现该头文件里的函数以及其功能，又建立了一个main函数来使用该顺序栈的类头文件。首先，先进行了模板类的实例化。队列模板类的全部实现内容包含在一个独立的C+头文件stack.h中。而为了实现该头文件里的函数以及其功能，又建立了一个main函数来使用该顺序栈的类头文件。首先，先进行了模板类的实例化。五、测试程序的运行结果（1）顺序栈1、选择1 创建栈 输入4，即创建长度为4的顺序栈2、选择4 入栈。依次操作且输入1.2.

22、3.4.53、选择7 输出栈4、两次选择5 出栈5、选择7 输出栈6、选择6 查看 栈顶元素7、选择7 输出栈（2）队列1、选择1 创建队列，输入5 即创建长度为5的队列2、选择2 判断队列是否为空3、选择4 入队。依次操作且输入 1.2.3.4.54、选择7 输出队列5、选择5 出队6、选择6 查看队首元素7、选择7 输出队列六、心得体会 学习完队列和栈一章后对其操作以及各个函数的运用有的了解。本次的程序在调试的方面曾经多次出现问题，特别是开始时输入的数据出现了不能继续操作的情况，在同学的帮助下解决了这一问题，总体来看由于教材上有较多的实例，个人主要是完成主函数和各个函数的衔接，总体来说操作不是很复杂，但是需要时间进行调试。通过这次试验进一步增强了对栈和队列原理的理解。