栈和队列的思想应用

栈和队列的应用

　　在日常生活中，很多问题可以归结到栈和队列的应用问题。例如，排队购物的现象就可以看做是队列。在计算机学科的应用中，栈和队列的应用就更多了，例如，编译系统、消息队列等。

 栈的应用

　　栈具有相当广泛的实际应用，例如，可以颠倒数据串的次序、为回溯算法提供支持、实现自动机等。
　　1．编译应用
　　栈可以应用于括号匹配、行编辑器、表达式求值、算法优先文法等编译程序中。例如，在表达式中，一般存在大、中、小三种括号，分别定义为“{}”、“[]”和“()”，要求其只能自我匹配，不能交互匹配，比如“{[()]}”、“[()()()]”等均为正确匹配，而“({]”、“(])[”、“)(]}”等均为错误匹配。使用栈检测括号是否匹配的算法描述如下：

　　2．转置应用
　　一串数据全部进入栈后再全部出栈，将得到一个次序完全相反的数据串，这是栈的特性之一。因此，栈可以应用于转置操作，例如，数的进制转换等。
　　例子：已知线性链表L，请按从表尾到表头的顺序输出元素。
　　【解析】从头到尾遍历链表，同时将链表元素入栈，再依次出栈，并打印元素信息即可。其算法描述如下：

　　3．迷宫问题
　　迷宫问题是指在迷宫中从入口寻找出口的问题。此类问题的本质是将迷宫建模成图，将迷宫中的点建模为图中的点，将迷宫中相连并且相通的两点建模为图中的一条边，一般采用矩阵方式存储图，这样迷宫求解就转化为图的遍历，采用回溯法穷举所有从入口点到出口点之间的路径即可。
　　迷宫问题求解算法中一般使用一个栈来存储访问过的顶点信息，栈中元素（即顶点信息）由顶点位置和搜索方向两部分组成，前者记载该顶点在迷宫中的位置，后者记载下一个顶点的访问方向，例如，右、下、左、上四个相连的方向，编程时可分别使用枚举类型enum表示。

 队列的应用

　　队列是一种相当实用的数据结构，可应用于生产、生活的各个方面，例如，共享打印机、消息队列和广度优先搜索等。
　　1．共享打印机
　　目前，打印机提供的网络共享打印功能采用了缓冲池技术，队列就是实现这个缓冲技术的数据结构支持。每台打印机具有一个队列（缓冲池），用户提交打印请求被写入到队列尾，当打印机空闲时，系统读取队列中第一个请求，打印并删除之。这样，利用队列的先进先出特性，就可完成打印机网络共享的先来先服务功能。
　　2．消息队列
　　操作系统中的消息队列也是队列的应用之一，消息队列遵循先进先出的原则，如图2-5所示，发送进程将消息写入队列尾，接收进程则从队列头读取消息。