数据结构——堆栈和队列
来源:互联网 发布:python yield什么意思 编辑:程序博客网 时间:2024/05/17 05:19
堆栈和队列都是特殊的线性表,线性表、堆栈和队列三者的数据元素以及数据元素之间的逻辑关系完全相同。
差别:线性表的插入和删除操作不受任何限制,而堆栈只能在栈顶插入和删除,队列只能在队尾插入,在对头删除。
1.堆栈(先进后出,或后进先出线性表)
几个专业术语解释:
栈顶:堆栈中允许进行插入和删除数据元素操作的一端称为栈顶
栈底:栈顶的另外一端
栈顶指示器(或栈顶指针):栈顶的当前位置是动态的,用于标记栈顶当前位置的变量称为指示器;堆栈的抽象数据类型:
1.数据集合:
堆栈的数据集合表示为a0,a1,a2……,每个数据类型为DataType.
2.操作集合:(顺序堆栈的存储结构)
顺序堆栈和顺序表的数据成员是相同的,不同之处是,顺序堆栈的入栈和出栈操作只能对当前栈顶元素进行。
定义结构体:typedef struct{ DataType stack[MaxStackSize]; int top; //top表示顺序堆栈数组stack的当前栈顶位置}SeqStack;
与顺序表相比较可知,顺序堆栈和顺序表两者除数据域名和结构体名不同外,其他结构完全相同。
(1.)初始化StackInitiate(*S)void StaticInitiate(*S){ S->top=0; //初始化栈顶下标值}
(2.)非空否StackNotEmpty(S)
int StackNotEmpty(S) //判断顺序堆栈S是否为空,非空返回1,否则返回0{ if(S.top<=0)return 0; else return 1;}
(3.)入栈StackPush(SeqStack *S,DataType x)
int StackPush(SeqStack *S,DataType x)//把数据元素x存入顺序堆栈S中,入栈成功返回1,否则返回0{ if(S->top>=MaxStackSize) { printf("堆栈已满,无法插入!\n") return 0; } else { S->Stack[S->top]=x; S->top++; return 1; }}
(4.)出栈StackPop(SeqStack *S,DataType *d)
int StackPop(SeqStack *S,DataType) //取出顺序堆栈S的栈顶元素值由参数d带回,出栈成功则返回1,否则返回0{ if(S->top<=0) { printf("堆栈已空无数据元素出栈!\n"); return 0; } else { S->top--; //得注意top--,--top的差别 *d=S->stack[S->top]; return 1; }}
(5.)取栈顶数据元素StackTop(SeqStack S,DataType *d) 与出栈相比较,不需要top–
int StackTop(SeqStack S,DataType *d) //取栈顶数据元素值由参数d带回,成功返回1,不成功返回0 { if(S.top<=0) { printf("堆栈已空!\n"); return 0; } else { *d=S.stack[S.top-1]; return 1; } }
以上实现顺序堆栈操作的所有函数中,都没有循环语句,所以顺序堆栈所有操作时间复杂度均为O(1)
(顺序表的链式表示)
堆栈有两端,插入元素和删除元素的一端为栈顶,另一端为栈底。对于链式堆栈来说,显然,吧靠近头指针的一端定义为栈顶,则插入元素和删除元素时不需要遍历整个链,其时间复杂度为O(1);否则,若把远离头指针的一端定义为栈顶,则每次插入元素和删除元素都需要遍历整条链,其时间复杂度为O(n).
因此,链式堆栈一般设计把靠近头指针的一端为栈顶
虽然链式堆栈的插入和删除都是在链表的表头进行的,但是若把链式堆栈设计成带头结点的结构,,则插入和删除改变的只是头指针所指向结点的Next域的值(即head->next值),而不是头指针的值,因此可以把链式堆栈设计成带头结点的结构。
链式堆栈结点的结构体定义:
typedef struct snode{ DataType data; struct snode *next;}LSNode;
(1.)初始化StackInitiate(LSNode **head)
void SatckInitiate(LSNode **head) //初始化带头结点的链式堆栈{ *head=(LSNode *)malloc(sizeof(LSNode)); (*head)->next=NULL;}
(2.)非空否StackNotEmpty(LSNode *head)
int StackNotEmtpty(LSNode *head) //判断堆栈是否为空,如果为空,返回1,否则返回0{ if(head->next==NULL)return 0; else return 1;}
(3.)入栈StackPush(LSNode *head,DataType x)
void StackPush(LSNode *head,DataType x) //把数据元素x插入链式堆栈head的栈顶作为新的栈顶{ LSNode *p; p=(LSNode*)malloc(sizeof(LSNode)); p->data=x; p->next=head->next; //新结点链入栈顶 head->next=p; //新节点称为新的栈顶}
(4.)出栈StackPop(LSNode *head,DataType *d)
int StackPop(LSNode *head,DataType *d) //出栈并把栈顶元素由参数d带回,出栈成功返回1,否则返回0{ LSNode *p=head->next; if(p==NULL) { printf("堆栈已空出错!"); return 0; } head->next=p->next; //删除原栈顶结点 *d=p->data; //原栈顶结点元素赋予d free(p); //释放原栈顶结点内存空间 return 1;}
(5.)取栈顶数据元素StackTop(LSNode *head,DataType *d)
int StackTop(LSNode *head,DataType *d) //取栈顶元素并把栈顶元素由参数d带回{ LSNode *p=head->next; if(p==NULL) { printf("堆栈已空出错!"); return 0; } *d=p->data; return 1;}
(6.)撤销动态申请空间Destory(SLNode *head)
void Destory(SLNode *head){ LSNode *p,*p1; p=head; while(p!=NULL) { p1=p; p=p->next; free(p); }}
上述实现链式堆栈的所有函数中,没有循环语句,所以链式堆栈所有操作的时间复杂度均为O(1)
上述链式堆栈结点的结构体定义和操作的实现函数都写在头文件LinStack.h中
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