数据结构(第3章)讲述.ppt

01/06/2002 数据结构讲义 第三章 栈和队列 ⒈教学内容：3.1 栈 3.2 栈应用举例 3.3 队列 3.4 队列应用举例 ⒉教学目的：⑴理解栈的定义、特征及在其上所定义的基本运算； ⑵掌握在两种存储结构上对栈所施加的基本运算的实现； ⑶理解队列的定义、特征及在其上所定义的基本运算； ⑷掌握在两种存储结构上对队列所施加的基本运算的实现。 ⒊教学重点：⑴栈的定义及逻辑特点，栈的基本运算； ⑵栈的顺序存储结构及运算实现； ⑶栈的链式存储结构及运算实现； ⑷队列的定义及逻辑特点，队列的基本运算； ⑸队列的顺序存储结构及其上的运算实现； ⑹队列的链式存储结构及运算实现。 ⒋教学难点：⑴顺序栈的溢出判断条件； ⑵循环队列的队空、队满判断条件； ⑶循环队列上的插入、删除操作。 ⒌教学时间：6 学时 3.1 栈 栈的定义及基本运算 栈的存储实现和运算实现 3.1.1 栈的定义及基本运算 栈是限制在表的一端进行插入和删除的线性表。允许插入、删除的这一端称为栈顶，另一个固定端称为栈底。当表中没有元素时称为空栈。 右图所示栈中有三个元素， 进栈的顺序是a1、a2、a3，当 需要出栈时其顺序为a3、a2、 a1，所以栈又称为后进先出的 线性表（Last In First Out）， 简称 LIFO表。 3.1.2 栈的存储实现和运算实现⒈顺序栈 栈中的数据元素用一个预设的足够长度的一维数组来实现：datatype data[MAXSIZE]，栈底位置可以设置在数组的任一个端点，而栈顶是随着插入和删除而变化的，用一个int top 来作为栈顶的指针，指明当前栈顶的位置，将data和top封装在一个结构中，顺序栈的类型描述如下： #define MAXSIZE 1024 typedef struct {datatype data[MAXSIZE]; int top; }SeqStack； 定义一个指向顺序栈的指针： SeqStack *s; 通常链栈用单链表表示，因此其结点结构与单链表的结构相同： typedef struct node { datatype data; struct node *next; }StackNode，* LinkStack; 说明top为栈顶指针： LinkStack top ; 因为栈中的主要运算是在栈顶插入、删除，显然在链表的头部做栈顶是最方便的，而且没有必要象单链表那样为了运算方便附加一个头结点。通常将链栈表示成图的形式。 3.2 栈的应用举例 由于栈的“后进先出”特点，在很多实际问题中都利用栈做一个辅助的数据结构来进行求解，下面通过几个例子进行说明。 3.3 队列 队列的定义及基本运算 队列的存储实现及运算实现 3.3.1 队列的定义及基本运算 在实际问题中经常使用一种“先进先出” (FIFO---First In First Out)的数据结构：即插入在表一端进行，删除在表的另一端进行，这种数据结构称为队或队列，把允许插入的一端叫队尾(rear) ，把允许删除的一端叫队头(front)。 如图所示是一个有5 个元素的队列。入队的顺序依次为a1、 a2 、a3 、a4 、 a5 ，出队时的顺序将依然是a1、a2、a3、a4 、 a5 。 队列也是一种运算受限制的线性表，又叫先进先出表。 3.3.2 队列的存储实现及运算实现⒈顺序队 顺序存储的队称为顺序队。因为队的队头和队尾都是活动的，因此，除了队列的数据区外还有队头、队尾两个指针。顺序队的类型定义如下： define MAXSIZE 1024 /*队列的最大容量*/ typedef struct { datatype data[MAXSIZE]; /*队员的存储空间*/ int rear,front; /*队头队尾指针*/ }SeQueue; 定义一个指向队的指针变量： SeQueue *sq; 3.4 队列应用举例 例3.6 现要求设计一个算法找一条从迷宫入口到出口的最短路径。 本算法要求