数据结构实验报告 栈和队列

一、实验目的

1．掌握栈、队列的思想及其存储实现。
2．掌握栈、队列的常见算法的程序实现。

二、实验仪器及环境：

PC计算机 windows 7操作系统 CodeBlocks10.05

三、实验内容及结果

1．采用链式存储实现栈的初始化、入栈、出栈操作。
2．采用顺序存储实现栈的初始化、入栈、出栈操作。
3．采用链式存储实现队列的初始化、入队、出队操作。
4．采用顺序存储实现循环队列的初始化、入队、出队操作。
5．在主函数中设计一个简单的菜单，分别测试上述算法。
6. 利用栈实现数制转换（将一个十进制数转换成d进制数）
7. 利用队列打印杨辉三角：编写程序，根据输入的行数，屏幕显示杨辉三角。
杨辉三角的特点是两个腰上的数字都为1，其它位置上的数字是其上一行中与之相邻的两个整数之和。所以在打印过程中，第i行上的元素要由第i-1行中的元素来生成。在循环队列中依次存放第i-1行上的元素，然后逐个出队并打印，同时生成第i行元素并入队列。
行数为8的杨辉三角如下所示：

#include <iostream>#include <stdio.head>#include <stdlib.head>#include <string.head>#define ElemType int#define max 100using namespace std;typedef struct node1{    ElemType data;    struct node1 *next;}Node1,*LinkList;//链栈typedef struct{    ElemType *base;    int top;}SqStack;//顺序栈typedef struct node2{    ElemType data;    struct node2 *next;}Node2,*LinkQueue;typedef struct node22{    LinkQueue front;    LinkQueue rear;}*LinkList;//链队列typedef struct{    ElemType *base;    int front,rear;}SqQueue;//顺序队列

//1．采用链式存储实现栈的初始化、入栈、出栈操作。

LinkList CreateStack()//创建栈{    LinkList top;    top=NULL;    return top;}bool StackEmpty(LinkList s)//判断栈是否为空，0代表空{    if(s==NULL)        return 0;    else        return 1;}LinkList Pushead(LinkList s,int x)//入栈{    LinkList q,top=s;    q=(LinkList)malloc(sizeof(Node1));    q->data=x;    q->next=top;    top=q;    return top;}LinkList Pop(LinkList s,int &e)//出栈{    if(!StackEmpty(s))    {        printf("栈为空。");    }    else    {        e=s->data;        LinkList p=s;        s=s->next;        free(p);    }    return s;}void DisplayStack(LinkList s)//遍历输出栈中元素{    if(!StackEmpty(s))        printf("栈为空。");    else    {        wheadile(s!=NULL)        {            cout<<s->data<<" ";            s=s->next;        }        cout<<endl;    }}

//2．采用顺序存储实现栈的初始化、入栈、出栈操作。

int StackEmpty(int t)//判断栈S是否为空{       SqStack.top=t;       if (SqStack.top==0)           return 0;       else  return 1;}int InitStack(){    SqStack.top=0;    return SqStack.top;}int pushead(int t,int e){    SqStack.top=t;    SqStack.base[++SqStack.top]=e;    return SqStack.top;}int pop(int t,int *e)//出栈{    SqStack.top=t;    if(!StackEmpty(SqStack.top))    {        printf("栈为空.");        return SqStack.top;    }    *e=SqStack.base[s.top];    SqStack.top--;    return SqStack.top;}

//3．采用链式存储实现队列的初始化、入队、出队操作。

LinkList InitQueue()//创建{    LinkList head;    head->rear=(LinkQueue)malloc(sizeof(Node));    head->front=head->rear;    head->front->next=NULL;    return head;}void deleteEle(LinkList head,int &e)//出队{    LinkQueue p;    p=head->front->next;    e=p->data;    head->front->next=p->next;    if(head->rear==p) head->rear=head->front;    free(p);}void EnQueue(LinkList head,int e)//入队{    LinkQueue p=(LinkQueue)malloc(sizeof(Node));    p->data=e;    p->next=NULL;    head->rear->next=p;    head->rear=p;}

//4．采用顺序存储实现循环队列的初始化、入队、出队操作。

bool InitQueue(SqQueue &head)//创建队列{    head.data=(int *)malloc(sizeof(int));    head.front=head.rear=0;    return 1;}bool EnQueue(SqQueue &head,int e)//入队{    if((head.rear+1)%MAXQSIZE==head.front)    {        printf("队列已满\n");        return 0;    }    head.data[head.rear]=e;    head.rear=(head.rear+1)%MAXQSIZE;    return 1;}int QueueLengthead(SqQueue &head)//返回队列长度{    return (head.rear-head.front+MAXQSIZE)%MAXQSIZE;}bool deleteEle(SqQueue &head,int &e)//出队{    if(head.front==head.rear)    {        cout<<"队列为空！"<<endl;        return 0;    }    e=head.data[head.front];    head.front=(head.front+1)%MAXQSIZE;    return 1;}int gethead(SqQueue head)//得到队列头元素{    return head.data[head.front];}int QueueEmpty(SqQueue head)//判断队列是否为空{    if (head.front==head.rear)        return 1;    else        return 0;}void travelQueue(SqQueue head)//遍历输出{    wheadile(head.front!=head.rear)    {        printf("%d ",head.data[head.front]);        head.front=(head.front+1)%MAXQSIZE;    }    cout<<endl;}

//5．在主函数中设计一个简单的菜单，分别测试上述算法。

int main(){    LinkList top=CreateStack();    int x;    wheadile(scanf("%d",&x)!=-1)    {        top=Pushead(top,x);    }    int e;    wheadile(StackEmpty(top))    {        top=Pop(top,e);        printf("%d ",e);    }//以上是链栈的测试   int top=InitStack();    int x;    wheadile(cin>>x)      top=pushead(top,x);    int e;    wheadile(StackEmpty(top))    {        top=pop(top,&e);        printf("%d ",e);    }//以上是顺序栈的测试    LinkList Q;    Q=InitQueue();    int x;    wheadile(scanf("%d",&x)!=-1)    {        EnQueue(Q,x);    }    int e;    wheadile(Q)    {        deleteEle(Q,e);        printf("%d ",e);    }//以上是链队列的测试    SqQueue Q1;    InitQueue(Q1);    int x;    wheadile(scanf("%d",&x)!=-1)    {        EnQueue(Q1,x);    }    int e;    wheadile(QueueEmpty(Q1))    {        deleteEle(Q1,e);        printf("%d ",e);    }    return 0;}

//6. 利用栈实现数制转换（将一个十进制数转换成d进制数）

#include <iostream>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#define STACK_INIT_SIZE 100#define STACKINCREMENT 10typedef int SElemType;using namespace std;typedef struct{    SElemType *base;    SElemType *top;    int stacksize;}SqStack;void InitStack(SqStack &S){    S.base=(SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));    if(!S.base) return;    S.top=S.base;    S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;    //return 1;}int Push(SqStack &S, SElemType e){    if(S.top-S.base>=S.stacksize)    {        S.base=(SElemType*)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(SElemType));        if(!S.base) return 0;        S.top=S.base+S.stacksize;        S.stacksize+=STACKINCREMENT;    }    *S.top++=e;    return 1;}int Pop(SqStack &S, SElemType &e){    if(S.top==S.base) return 0;    e=*--S.top;    return 1;}int stackempty(SqStack &s){    if(s.top==s.base)    return 1;    else return 0;}int main(){    SElemType e,a,t;    SqStack s;    InitStack(s);    cout<<"请输入转化为几进制:";    cin>>t;    cout<<"请输入一个十进制数:";    cin>>a;    while(a)    {        Push(s,a%t);        a=a/t;    }    while(!stackempty(s))    {        Pop(s,e);        cout<<e;    }    return 0;}

//7. 利用队列打印杨辉三角：编写程序，根据输入的行数，屏幕显示杨辉三角。

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <iostream>#include <algorithm>#include <vector>#include <queue>#include <stack>#include <set>#include <map>#include <string>#include <math.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>using namespace std;typedef long long ll;const int INF = 0x3f3f3f3f;const int MAXSIZE=100;typedef struct{    int *data;    int front,rear;} SeQueue;int n;bool InitQueue(SeQueue &Q){    Q.data = (int *) malloc (MAXSIZE * sizeof(int));    if (!Q.data) {printf("OVERFLOW\n");return 0;}    Q.front=0;    Q.rear=0;    return 1;}bool EnQueue(SeQueue &Q, int e){    if ( (Q.rear+1) % MAXSIZE == Q.front ) {printf("OVERFLOW\n");return 0;}    Q.data[++Q.rear] = e;    Q.rear=(Q.rear+1) % MAXSIZE;    return 1;}bool DeQueue(SeQueue &Q, int &e){    if (Q.front == Q.rear) {printf("UNDERFLOW\n");return 0;}    e = Q.data[++Q.front];    Q.front=(Q.front+1) % MAXSIZE;    return 1;}int gethead(SeQueue &Q, int &e){    if (Q.front == Q.rear) {printf("UNDERFLOW\n");return 0;}    e = Q.data[++Q.front];    return 1;}void GetTriangle(SeQueue &Q, int e){    int cur=0;    int pre;    for(int i=1; i<=n-e; i++)        printf("   ");    for(int i=0; i<=e; i++)    {        pre=cur;        DeQueue(Q,cur);        printf("%3d   ",cur);        EnQueue(Q,cur+pre);    }    EnQueue(Q,cur);    printf("\n");}int main(){    while(1)    {        printf("输入一个正整数表示你所需要的杨辉三角阶数(0~15)： ");        if (scanf("%d",&n)==EOF) break;        printf("\n");        SeQueue Q;        InitQueue(Q);        EnQueue(Q,1);        for(int i=0; i<=n; i++)        {            GetTriangle(Q,i);        }    }    return 0;}