数据结构与算法学习笔记三---栈和队列

前言

一、栈

1.栈的表示和实现

1.栈的顺序存储表示和实现

1.C语言实现

2.C++实现

2.栈的链式存储表示和实现

1.C语言实现

2.C++实现

2.栈的应用

1.数制转换

二、队列

1.栈队列的表示和实现

1.顺序队列的表示和实现

2.链队列的表示和实现

2.循环队列

前言

这篇文章主要介绍栈和队列的用法。

一、栈

栈和队列都是访问受限的线性表。栈仅允许在表尾进行插入和删除操作。对于栈来说，允许操作的那一端叫栈顶，表头端口称为栈底。不含元素的空表称为空栈。

栈的示意图如下：

图1.栈的示意图

1.栈的表示和实现

和线性表一样，栈也有两种存储表示方法。

1.栈的顺序存储表示和实现

栈顶指针和栈中元素之间的关系如下图所示

图2.栈顶指针和栈中元素之间的关系

1.C语言实现

顺序栈的C语言实现看这里。

2.C++实现

顺序栈的C++实现在这里。

2.栈的链式存储表示和实现

链栈指的是采用链式存储实现的栈。链栈的示意图如下。

图3.链栈示意图

链栈的结点结构与单链表相同，这里不需要使用单链表的头结点。

1.C语言实现

我用C语言实现了链栈，具体的实现可以看这篇文章。

2.C++实现

C++的实现在这里。

2.栈的应用

1.数制转换

例如我们要把十进制的168转成8进制的250。算法如下：

图4.进制转换的算法

这里使用C语言实现了一下，其实进制转换的过程就是栈push和pop的过程，核心代码如下：

// 数制转换函数
void conversion(int decimalNumber, int base) {
    SqStack stack;
    initSqStack(&stack); // 初始化栈

    // 字符集用于将余数转换为相应的字符
    char charSet[] = "0123456789ABCDEF";

    // 进行数制转换
    while (decimalNumber != 0) {
        int remainder = decimalNumber % base; // 计算余数
        pushSqStack(&stack, remainder); // 将余数入栈
        decimalNumber /= base; // 更新十进制数
    }

    // 输出转换结果
    printf("转换结果为：");
    while (!sqStackEmpty(&stack)) {
        int digit;
        popSqStack(&stack, &digit); // 从栈中取出数字
        printf("%c", charSet[digit]); // 输出对应的字符
    }
    printf("\n");
}

void conversionTestUnit(void){
    int decimalNumber, base;
    // 输入十进制数和目标数制
    printf("请输入要转换的十进制数：");
    scanf("%d", &decimalNumber);
    printf("请输入目标数制（例如，二进制输入2，八进制输入8，十六进制输入16）：");
    scanf("%d", &base);

    // 进行数制转换并输出结果
    printf("将十进制数 %d 转换为 %d 进制的结果是：\n", decimalNumber, base);
    conversion(decimalNumber, base);
}