《栈和队列》课件

《栈和队列》ppt课件目录CONTENTS•栈的定义与特性•队列的定义与特性•栈与队列的区别与联系•栈和队列的实现方式•栈和队列的算法实现•总结与思考01栈的定义与特性CHAPTER栈的定义栈是一种特殊的线性栈中的元素按照后进数据结构，遵循后进先出的顺序排列，最先出（LIFO）原则新加入的元素总是位于栈顶它只允许在固定的一端进行插入和删除操作，通常被称为栈顶栈的特性先进后出（FILO）动态性栈中的元素只能从一端（称为栈顶）栈的大小不是固定的，可以根据需要进出，遵循后进先出的原则进行增长或缩小限定性操作栈只允许在栈顶进行插入（push）和删除（pop）操作栈的应用场景010203后台处理括号匹配表达式求值在多任务处理中，可以使检查输入的括号是否匹配，将中缀表达式转换为后缀用栈来保存任务状态，以可以使用栈来辅助实现表达式（逆波兰表示法）便在适当的时候恢复执行时，需要使用栈来辅助处理运算符和操作数02队列的定义与特性CHAPTER队列的定义01队列是一种特殊的线性表，只允许在表的前端进行删除操作，在表的后端进行插入操作02队列遵循先进先出（FIFO）的原则，最早进入队列的元素将最先出队队列的特性01020304有界性先进先出封闭性确定性队列的大小是有限的，有一定队列遵循先进先出的原则，最队列的头部和尾部是封闭的，队列的出队和入队操作是确定的容量限制早进入队列的元素将最先出队不允许在队列中间插入或删除性的，遵循一定的规则和顺序元素队列的应用场景任务调度网络通信事件处理在任务调度中，可以将任在网络通信中，可以将数在事件处理中，可以将事务按照优先级放入队列中，据包放入队列中，按照先件放入队列中，按照先进按照先进先出的原则进行进先出的原则进行发送和先出的原则进行处理调度接收03栈与队列的区别与联系CHAPTER栈与队列的区别数据存储方式栈是后进先出（Last InFirst Out,LIFO）的数据结构，新元素总是被添加到栈顶，移除元素时也是从栈顶开始而队列是先进先出（First InFirst Out,FIFO）的数据结构，新元素被添加到队列的尾部，移除元素时从队列的头部开始操作方式栈的主要操作有push（添加元素）和pop（移除元素），而队列的主要操作有enqueue（添加元素）和dequeue（移除元素）应用场景栈常用于实现深度复制、函数调用堆栈、括号匹配等场景，而队列常用于实现任务调度、缓冲处理、数据流处理等场景栈与队列的联系都属于线性数据结构栈和队列都是线性数据结构，它们都维护了一系列的元素，并且都允许对元素进行添加和移除操作可以相互转换通过特定的操作，可以将一个栈转换为队列，或者将一个队列转换为栈例如，可以将一个栈的元素依次取出并重新放入队列，从而将栈转换为队列；反之，也可以将一个队列的元素依次取出并放入栈，从而将队列转换为栈栈和队列在计算机科学中的应用操作系统01在操作系统的任务调度中，通常使用队列来管理待处理的任务而在函数调用中，则使用栈来保存函数的参数和局部变量编译原理02在编译器的设计中，栈和队列都发挥着重要的作用例如，在词法分析阶段，可以使用栈来保存单词的token；在语法分析阶段，可以使用队列来保存待处理的语法符号数据结构与算法03在解决一些经典问题时，如括号匹配、拓扑排序、二叉树的层序遍历等，都需要使用到栈或队列04栈和队列的实现方式CHAPTER数组实现栈和队列数组实现栈使用数组实现栈时，通常会将数组的起始位置作为栈底，将数组的结束位置作为栈顶当元素入栈时，将其添加到数组的起始位置；当元素出栈时，从数组的起始位置移除数组实现队列使用数组实现队列时，通常会将数组的起始位置作为队尾，将数组的结束位置作为队头当元素入队时，将其添加到数组的末尾；当元素出队时，从数组的头部移除链表实现栈和队列链表实现栈使用链表实现栈时，通常会将链表的头部作为栈底，将链表的尾部作为栈顶当元素入栈时，将其添加到链表的头部；当元素出栈时，从链表的头部移除链表实现队列使用链表实现队列时，通常会将链表的头部作为队尾，将链表的尾部作为队头当元素入队时，将其添加到链表的尾部；当元素出队时，从链表的头部移除循环链表实现栈和队列循环链表实现栈使用循环链表实现栈时，通常会将循环链表的头部作为栈底，将循环链表的尾部作为栈顶当元素入栈时，将其添加到循环链表的头部；当元素出栈时，从循环链表的头部移除循环链表实现队列使用循环链表实现队列时，通常会将循环链表的头部作为队尾，将循环链表的尾部作为队头当元素入队时，将其添加到循环链表的尾部；当元素出队时，从循环链表的头部移除05栈和队列的算法实现CHAPTER入栈算法实现总结词后进先详细描述入栈算法遵循后进先出的原则，新元素总是被添加到栈顶当一个元素被压入栈时，它覆盖了栈顶元素，成为新的栈顶元素总结词顺序存储详细描述在顺序存储结构中，入栈操作通常通过在数组的末尾添加新元素来实现如果栈已满，可能需要重新分配更大的存储空间总结词链式存储详细描述在链式存储结构中，入栈操作通常通过在链表的头部添加新元素来实现新节点被添加到链表头部，覆盖了头节点出栈算法实现总结词先进后详细描述出栈算法遵循先进后出的原则，栈顶元素总是最后被移除当一个元素从栈顶弹出时，它成为新的栈底元素总结词顺序存储详细描述在顺序存储结构中，出栈操作通常通过移除数组的第一个元素来实现如果栈为空，需要检查并处理空栈异常总结词链式存储详细描述在链式存储结构中，出栈操作通常通过移除链表的头部节点来实现头节点被移除后，链表中的下一个节点成为新的头节点入队算法实现总结词先进先详细描述入队算法遵循先进先出的原则，新元素总是被添加到队尾当一个元素被加入队列时，它成为队列的最后一个元素总结词顺序存储详细描述在顺序存储结构中，入队操作通常通过在数组的末尾添加新元素来实现如果队列已满，可能需要重新分配更大的存储空间总结词链式存储详细描述在链式存储结构中，入队操作通常通过在链表的尾部添加新元素来实现新节点被添加到链表尾部，成为新的队尾元素出队算法实现总结词先进先详细描述出队算法遵循先进先出的原则，队首元素总是最先被移除当一个元素从队列头部移除时，它成为队列的第一个元素总结词顺序存储详细描述在顺序存储结构中，出队操作通常通过移除数组的第一个元素来实现如果队列为空，需要检查并处理空队列异常总结词链式存储详细描述在链式存储结构中，出队操作通常通过移除链表的头部节点来实现头节点被移除后，链表中的下一个节点成为新的头节点06总结与思考CHAPTER总结01020304栈和队列是两种常见的数据结栈是一种后进先出（LIFO）队列是一种先进先出（FIFO）在实际应用中，栈和队列可以构，它们在数据存储和操作方的数据结构，主要用于保存按的数据结构，主要用于保存按用于解决各种问题，如表达式面有各自的特点和用途照后进先出顺序操作的元素照先进先出顺序操作的元素求值、括号匹配、深度优先搜索等思考题01020304如何实现一个队列，并如何实现一个栈，并实请设计一个算法，使用实现其基本操作栈和队列在应用上有哪现其基本操作（push、栈实现括号匹配的功能，（enqueue、dequeue、些区别？请举例说明pop、peek）？并给出测试用例front）？谢谢THANKS。