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C語言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不掛科指南之棧&隊(duì)列&數(shù)組詳解_C 語言
作者:夢(mèng)想橡皮擦 ? 更新時(shí)間: 2022-11-17 編程語言學(xué)習(xí)目標(biāo)
自考重點(diǎn)、期末考試必過指南,這篇文章讓你理解什么是棧、什么是隊(duì)列、什么是數(shù)組
掌握棧、隊(duì)列的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)
掌握棧、隊(duì)列的基本操作在順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)上的實(shí)現(xiàn)
掌握矩陣的壓縮存儲(chǔ)
今天核心咱們先把棧搞清楚
棧和隊(duì)列可以看做是特殊的線性表 。它們的特殊性表現(xiàn)在它們的基本運(yùn)算是線性表運(yùn)算的子集,它們是運(yùn)算受限的線性表
棧
棧(Stack)是運(yùn)算受限的線性表,這種線性表上的插入和刪除操作限定在表的一端進(jìn)行
基本概念
棧頂:允許插入和刪除的一端 棧尾:另一端 空棧:不含任何數(shù)據(jù)元素的棧 棧頂元素:處于棧頂位置的數(shù)據(jù)元素
書中的例子比較形象
洗盤子,放盤子,每次只能從這一摞盤子的最上面拿走,這就是棧的基本操作
看重點(diǎn):棧---> ==后進(jìn)先出(Last In First Out) LIFO 原則 ==
所以棧被稱作 后進(jìn)先出線性表 (后進(jìn)先出表)
棧的插入和刪除運(yùn)算 分為成為 進(jìn)棧和 出棧
棧的基本運(yùn)算
- 初始化 InitStack(S) 構(gòu)造一個(gè)空棧 S
- 判斷棧空 EmptyStack(S) 若棧為空,返回 1,否則返回 0
- 進(jìn)棧 Push(S,x) 將元素 x 插入棧 S 中
- 出棧 Pop(S) 刪除棧頂元素
- 取棧頂 GetTop(S) 返回棧頂元素
棧的順序?qū)崿F(xiàn)
這里面有兩個(gè)小知識(shí)點(diǎn)在寫代碼之前需要掌握
空棧做出棧操作,會(huì)出現(xiàn)問題,叫做“下溢” 滿棧做進(jìn)棧操作,會(huì)出現(xiàn)問題,叫做“上溢”
接下來我們就用 C 語言實(shí)現(xiàn)一下
初始化一個(gè)空棧
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 聲明順序棧的容量
const int maxsize = 6;
struct seqtack{
int *data; //存儲(chǔ)棧中元素的數(shù)組
int top; // 棧頂下標(biāo)
};
typedef struct seqtack Seq;
// 初始化操作
Seq init(Seq s){
printf("初始化函數(shù)運(yùn)行\(zhòng)n");
s.data = (int*)malloc(maxsize*sizeof(int));//動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)空間
if(!s.data){
printf("初始化失敗");
exit(0);
}
s.top = 0;
return s;
}
注意事項(xiàng)
初始化需要?jiǎng)討B(tài)分配空間,并且需要讓 top 值等于 0
判斷棧空
//判斷棧空
int empty(Seq s){
printf("判斷棧空\(chéng)n");
if(s.top == 0){
return 1;
}
return 0;
}
這個(gè)比較簡(jiǎn)單了,只需要判斷 s.top 值就可以了
進(jìn)棧操作
//進(jìn)棧操作
Seq push(Seq s,int x){
printf("進(jìn)棧操作\n");
// 判斷棧是否滿了
if(s.top==maxsize-1){
printf("棧滿");
return s;
}
else{
printf("正在插入數(shù)據(jù)%d\n",x);
s.data[s.top] = x;
s.top++;
return s;
}
}
出棧操作
//出棧操作
Seq pop(Seq s,int *e){
if(empty(s)){
printf("棧空\(chéng)n");
exit(0);
}
else{
*e = s.data[s.top-1];
s.top--;
return s;
}
}
進(jìn)棧和出棧,這部分內(nèi)容一定要好好的理解,其實(shí)也是比較簡(jiǎn)單的,就是添加元素和刪除元素
打印棧中元素與獲取棧頂元素
// 打印棧中元素
void display(Seq s){
if(empty(s)){
printf("棧空\(chéng)n");
exit(0);
}
else{
printf("開始打印\n");
int num = 0;
while(num < s.top){
printf("現(xiàn)在的元素是:%d\n",s.data[num++]);
}
}
}
// 獲取棧頂元素
int gettop(Seq s){
if(empty(s)){
exit("棧空\(chéng)n");
}
else{
return s.data[s.top-1];
}
}
主函數(shù)測(cè)試代碼
int main()
{
printf("代碼運(yùn)行中\(zhòng)n");
Seq s ;
s = init(s);
//插入兩個(gè)元素
s = push(s,1);
s = push(s,2);
display(s);
int e;
s = pop(s,&e);
printf("刪除的元素是:%d\n",e);
display(s);
return 0;
}
雙棧
書中還提到了雙棧,不過這個(gè)不是重點(diǎn)了,你要知道的是,雙棧的兩個(gè)棧底分別設(shè)置在數(shù)組的兩端,棧頂分為是 top1,top2
兩個(gè)棧頂在中間相遇,條件為 (top1+1=top2)發(fā)生上溢
判斷棧空條件呢? 一個(gè)是 top=0 另一個(gè)是 top = maxsize -1 這個(gè)要注意一下即可
棧的鏈接實(shí)現(xiàn)
棧的鏈接實(shí)現(xiàn)稱為==鏈棧==。鏈棧 可以用帶頭結(jié)點(diǎn)的單鏈表來實(shí)現(xiàn),鏈棧不用預(yù)先考慮容量的大小
鏈棧將鏈表頭部作為棧頂?shù)囊欢耍梢员苊庠趯?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)“入棧”和“出棧”操作時(shí)做大量遍歷鏈表的耗時(shí)操作
鏈表的頭部作為棧頂,有如下的好處
- 入棧 操作時(shí),只需要將數(shù)據(jù)從鏈表的頭部插入即可
- 出棧 操作時(shí),只需要?jiǎng)h除鏈表頭部的首結(jié)點(diǎn)即可
結(jié)論:鏈表實(shí)際上就是一個(gè)只能采用頭插法插入或刪除的鏈表
例子:將元素 1,2,3,4 依次入棧,等價(jià)于將各元素采用頭插法依次添加到鏈表中
圖片來源網(wǎng)絡(luò)
完整代碼如下
由于比較簡(jiǎn)單,直接貼上了
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct node{
int data; //數(shù)據(jù)域
struct node *next; //鏈域
} LkStk;
//初始化
void init(LkStk *ls){
printf("初始化操作\n");
ls = (LkStk *)malloc(sizeof(LkStk));
ls->next = NULL;
}
// 進(jìn)棧
void push(LkStk *ls,int x){
printf("進(jìn)棧操作\n");
LkStk *temp;
temp = (LkStk*)malloc(sizeof(LkStk));//給temp新申請(qǐng)一塊空間
temp->data = x;
temp->next = ls->next;
ls->next = temp;
printf("%d進(jìn)棧成功\n",x);
}
int empty(LkStk *ls){
if(ls->next ==NULL){
return 1;
}
else return 0;
}
// 出棧
int pop(LkStk *ls){
LkStk *temp;
//判斷棧是否為空
if(!empty(ls)){
temp= ls->next; // 準(zhǔn)備出棧的元素指向ls的下一結(jié)點(diǎn)
ls->next = temp->next; // 原棧頂?shù)南乱粋€(gè)結(jié)點(diǎn)稱為新的棧頂
printf("棧頂元素:%d\n",temp->data);
free(temp); //釋放原棧頂?shù)慕Y(jié)點(diǎn)空間
return 1;
}
return 0;
}
int main()
{
LkStk ls;
init(&ls);
push(&ls,1);
push(&ls,2);
pop(&ls);
pop(&ls);
return 0;
}
這就是鏈棧的基本進(jìn)棧和出棧了,當(dāng)然,我們還可以獲取一下棧頂元素
考試要點(diǎn)
在自考或者期末考試中,容易出現(xiàn)的一種題是手寫入棧和出棧 例如
設(shè)一個(gè)鏈棧的輸入序列為 A、B、C,試寫出所得到的所有可能的輸出序列,即輸出出棧操作的數(shù)據(jù)元素序列
寫答案的時(shí)候,記住先進(jìn)后出原則
從 A 開始寫 A 進(jìn),A 出,B 進(jìn),B 出,C 進(jìn),C 出 A 進(jìn),B 進(jìn),B 出,C 進(jìn),C 出,A 出 ... ... 繼續(xù)寫下去就可以了,一定不要出現(xiàn) A 進(jìn),B 進(jìn),B 出,C 進(jìn),==A 出== 注意,A 出不去,A 前面有 C 呢
在來一個(gè)例題
如圖所示,在棧的輸入端元素的輸入順序?yàn)?A,B,C,D,進(jìn)棧過程中可以退棧,寫出在棧的輸出端以 A 開頭和以 B 開頭的所有輸出序列。
這個(gè)就是把 A 開頭和 B 開頭的都寫出來
- ABCD、ABDC、ACBD、ACDB、ADCB
- BACD、BADC、BCAD、BCDA、BDCA
主要仔細(xì),就能寫對(duì),套路就是,先進(jìn)后出
小結(jié)
棧是只能在一端(棧頂)進(jìn)行插入和刪除運(yùn)算的線性表,具有后進(jìn)先出特征。
以順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的棧稱為順序棧,以鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的棧稱為鏈棧。
順序棧需要預(yù)先定義棧的大小,在難以估計(jì)棧的大小時(shí),可以采用鏈棧,鏈棧是用單鏈表實(shí)現(xiàn)。一般地,將棧頂設(shè)在鏈表的表頭一端,棧底設(shè)置在鏈表的表尾。棧適合與具有后進(jìn)先出特征的問題。
原文鏈接:https://juejin.cn/post/7147883608764579877
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