《栈和队列栈》课件

《栈和队列栈》ppt课件•栈的定义和特性•队列的定义和特性•栈和队列的区别与联系•栈的实现方式•队列的实现方式•栈和队列的应用案例01栈的定义和特性栈的定义栈是一种特殊的线性栈通常用数组或链表数据结构，遵循后进来实现先出（LIFO）原则栈只允许在固定的一端（称为栈顶）进行插入和删除操作栈的特性先进后出（FILO）动态性栈中的元素遵循后进先出的原则，最栈的大小不是固定的，可以根据需要后进入栈的元素会最先被取出进行动态调整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系统中，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并计算结果，需要便在需要时恢复任务使用栈来处理运算符的优先级02队列的定义和特性队列的定义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队列中的元素遵循先进先出（FIFO）的原则，即最早进入队列的元素将最先出队队列在日常生活中有许多应用，如超市排队结账、火车站售票等队列的特性有界性先进先出封闭性队列的大小是有限的，有队列遵循先进先出的原则，队列在插入和删除操作时，明确的入队和出队操作最早进入队列的元素将最其元素数量保持不变先出队队列的应用场景缓存系统使用队列可以实现缓存的过期处理、任务调度垃圾回收等功能在多任务系统中，可以使用队列来实现任务的顺序执行消息中间件在分布式系统中，队列可以作为消息的传递中介，实现异步通信03栈和队列的区别与联系栈和队列的区别数据存储方式操作限制应用场景栈是后进先出（LIFO）的数据结栈只允许在栈顶进行插入和删除栈常用于实现函数调用、深度优构，新元素总是被添加到栈顶，操作，而队列允许在队列头和尾先搜索等操作，而队列常用于实而队列是先进先出（FIFO）的数部进行插入和删除操作现任务调度、广度优先搜索等操据结构，新元素被添加到队列尾作部栈和队列的联系数据元素无论是栈还是队列，其数据元素都是线性存储结构中的元素空间需求栈和队列都需要一定的存储空间来存储数据元素操作性质栈和队列都支持插入、删除等基本操作栈和队列的转换栈转换为队列通过不断将元素从栈顶取出并插入到队列尾部，可以实现栈到队列的转换队列转换为栈通过不断将元素从队列头部取出并插入到栈顶，可以实现队列到栈的转换04栈的实现方式数组实现方式总结词直接使用数组存储数据详细描述通过数组的索引特性，可以方便地实现栈的后进先出（LIFO）特性但当栈满时，需要重新申请更大的数组，并将原有数据复制到新数组中，效率较低链表实现方式总结词使用链表结构存储数据详细描述链表中的每个节点包含数据和指向下一个节点的指针通过改变指针的指向，可以实现栈的后进先出特性当栈满时，只需添加新的节点即可，效率较高动态内存分配实现方式总结词动态分配内存来存储数据详细描述使用动态内存分配函数（如malloc、calloc等）在运行时为栈分配内存这种方式可以充分利用内存空间，但需要手动管理内存，可能导致内存泄漏或野指针等问题05队列的实现方式数组实现方式总结词简单易懂，空间利用率低详细描述数组实现方式利用一维数组来表示队列，入队操作在数组尾部进行，出队操作在数组头部进行这种实现方式简单易懂，但是空间利用率较低，因为数组的大小是固定的，无法根据实际需求动态调整链表实现方式总结词空间利用率高，操作复杂详细描述链表实现方式利用链表来表示队列，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针入队操作在链表尾部添加节点，出队操作在链表头部删除节点这种实现方式空间利用率较高，因为可以动态地添加或删除节点但是操作相对复杂，需要处理指针的指向和移动循环队列实现方式要点一要点二总结词详细描述空间利用率高，操作简单循环队列实现方式利用一维数组和两个指针来表示队列，一个指针指向队列头部，另一个指针指向队列尾部当队列满时，头部指针会指向队列尾部，形成一个循环入队操作在队列尾部进行，出队操作在队列头部进行这种实现方式空间利用率较高，同时操作相对简单，不需要处理复杂的指针指向和移动问题06栈和队列的应用案例栈的应用案例括号匹配问题总结词详细描述括号匹配问题是一个经典的栈应用案例，在括号匹配问题中，给定一个只包含、通过使用栈数据结构可以高效地解决括、{、}、[、]的字符串，判断字符号不匹配的问题VS串中的括号是否匹配可以使用一个栈来解决这个问题，遍历字符串中的每个字符，如果遇到左括号则压入栈中，遇到右括号则从栈顶弹出一个元素进行匹配，如果匹配成功则继续遍历，否则返回不匹配队列的应用案例斐波那契数列问题总结词详细描述斐波那契数列问题是一个经典的队列应用案在斐波那契数列问题中，给定一个数列的前例，通过使用队列数据结构可以高效地生成两个数字，后续的数字是前两个数字的和斐波那契数列可以使用一个队列来解决这个问题，将前两个数字入队，然后不断出队并入队它们的和，直到达到所需的长度这种方法的时间复杂度为On，其中n是数列的长度栈和队列的综合应用案例表达式求值问题总结词详细描述表达式求值问题是一个综合应用栈和队列的案例，通在表达式求值问题中，给定一个包含加、减、乘、除过使用栈和队列可以高效地求出表达式的值运算符的算术表达式，可以使用一个栈和一个队列来解决这个问题首先将表达式从左到右依次读入，如果遇到数字则压入栈中，如果遇到运算符则判断优先级并从栈中弹出相应的操作数进行计算，然后将结果压入栈中同时使用一个队列来存储待处理的运算符通过这种方式可以按照正确的运算顺序计算表达式的值THANKS感谢观看。