1、栈
首先,普通的线性表实现是有两个端口可以访问的,但是如果作为栈就要封闭一端,只能访问另一端。这当然不是自讨苦吃,栈是一种抽象数据结构,是对现实世界对象的模拟。比如,自助餐厅中的一叠盘子,新盘子放在这一叠盘子的最上面,取得时候也是从最上面取。将其抽象出来就是栈,这是最合适的抽象方式。
基于栈的操作非常简单:
- 将数据压入栈顶-push
- 将栈顶数据弹出-pop
- 查看栈顶数据-top
栈的实现不是难点,基于栈的操作也很简单,重点是栈的运用。
动态图:
伪代码如下:
largeNumAdd()
{读第一个数的数字,并将这些数字压入到一个栈中;读第二个数的数字,并将这些数字压入到另一个栈中;carry = 0; //代表进位while(至少有一个栈不为空)从每个非空的栈中弹出一个数,将这两个数字与进位相加;将和的个位数字压入到结果栈中;将和的进位存到carry中;如果进位不为0,将其压入到结果栈中;从结果栈中弹出数字并显示;
}
简单起见,这里给出456和7891相加时栈的结构:
这不就是我们学过的加法计算公式嘛,是的,这里使用栈模拟了加法过程。
将数字压入栈中,其实维持了千位、百位、十位、个位之间的次序,正是这个原因才能保证栈弹出的时候数字相加是合理的。这只是栈简单的一种运用,在现实生活中,所有需要保持次序的数据,都可以使用栈这种先进后出的结构,通过巧妙的设计完成算法逻辑。
2、队列
队列是一种简单的等待序列,在尾部加入元素时队列加长,在前端删除数据时队列缩短。与栈不同,队列是一种使用两端的结构:一端用来加入新元素,另一端用来删除元素。队列是先进先出的结构。
队列的操作与栈操作相似:
- 在队列尾部加入元素-enqueue(el)
- 取出队列的第一个元素-dequeue()
- 查看队列头部元素-firstEI()
动态图:
队列的实现:
队列的一种可能实现方式是使用数组,但这并非最佳选择。元素从队尾加入而从队首删除,这会释放数组中的某些单元,这些单元不应该浪费。一种可能的做法是使用循环数组,如果队尾已满而队首有空的单元,可以将新加元素放入队首,形成循环数组,这种做法是空间比较紧张时的无奈之举,因为它破坏了队列的简单易用性,所以不推荐。
队列的另一种可能实现是使用双向链表,那么执行入队列和出队列操作仅需要常数时间,并且没有数组实现中空间的浪费,因此,推荐这种方法。
栈与队列的区别
1、队列先进先出,栈先进后出。
2、对插入和删除操作的"限定"不同。
栈是限定只能在表的一端进行插入和删除操作的线性表。
队列是限定只能在表的一端进行插入和在另一端进行删除操作的线性表。
3、遍历数据速度不同。
栈只能从头部取数据,也就最先放入的需要遍历整个栈最后才能取出来,而且在遍历数据的时候还得为数据开辟临时空间,保持数据在遍历前的一致性。
队列则不同,它基于地址指针进行遍历,而且可以从头或尾部开始遍历,但不能同时遍历,无需开辟临时空间,因为在遍历的过程中不影像数据结构,速度要快的多
扩展资料
栈(stack)又名堆栈,它是一种运算受限的线性表。其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除运算。这一端被称为栈顶,相对地,把另一端称为栈底。
向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈,它是把新元素放到栈顶元素的上面,使之成为新的栈顶元素;从一个栈删除元素又称作出栈或退栈,它是把栈顶元素删除掉,使其相邻的元素成为新的栈顶元素。
队列是一种特殊的线性表,特殊之处在于它只允许在表的前端(front)进行删除操作,而在表的后端(rear)进行插入操作,和栈一样,队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾,进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时,称为空队列。
队列的数据元素又称为队列元素。在队列中插入一个队列元素称为入队,从队列中删除一个队列元素称为出队。因为队列只允许在一端插入,在另一端删除,所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除,故队列又称为先进先出(FIFO—first in first out)线性表。
栈(Stack)和队列(Queue)是两种操作受限的线性表。
(线性表:线性表是一种线性结构,它是一个含有n≥0个结点的有限序列,同一个线性表中的数据元素数据类型相同并且满足“一对一”的逻辑关系。
“一对一”的逻辑关系指的是对于其中的结点,有且仅有一个开始结点没有前驱但有一个后继结点,有且仅有一个终端结点没有后继但有一个前驱结点,其它的结点都有且仅有一个前驱和一个后继结点。)
这种受限表现在:栈的插入和删除操作只允许在表的尾端进行(在栈中成为“栈顶”),满足“FIFO:First In Last Out”;队列只允许在表尾插入数据元素,在表头删除数据元素,满足“First In First Out”。
栈与队列的相同点:
1.都是线性结构。
2.插入操作都是限定在表尾进行。
3.都可以通过顺序结构和链式结构实现。、
4.插入与删除的时间复杂度都是O(1),在空间复杂度上两者也一样。
5.多链栈和多链队列的管理模式可以相同。
栈与队列的不同点:
1.删除数据元素的位置不同,栈的删除操作在表尾进行,队列的删除操作在表头进行。
2.应用场景不同;常见栈的应用场景包括括号问题的求解,表达式的转换和求值,函数调用和递归实现,深度优先搜索遍历等;常见的队列的应用场景包括计算机系统中各种资源的管理,消息缓冲器的管理和广度优先搜索遍历等。
3.顺序栈能够实现多栈空间共享,而顺序队列不能。