《棧和隊(duì)列》課件

《棧和隊(duì)列》ppt課件目錄CONTENTS棧的定義與特性隊(duì)列的定義與特性棧與隊(duì)列的區(qū)別與聯(lián)系棧和隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)方式棧和隊(duì)列的算法實(shí)現(xiàn)總結(jié)與思考01棧的定義與特性CHAPTER棧是一種特殊的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，遵循后進(jìn)先出（LIFO）原則。它只允許在固定的一端進(jìn)行插入和刪除操作，通常被稱為棧頂。棧中的元素按照后進(jìn)先出的順序排列，最新加入的元素總是位于棧頂。棧的定義

棧的特性先進(jìn)后出（FILO）棧中的元素只能從一端（稱為棧頂）進(jìn)出，遵循后進(jìn)先出的原則。限定性操作棧只允許在棧頂進(jìn)行插入（push）和刪除（pop）操作。動(dòng)態(tài)性棧的大小不是固定的，可以根據(jù)需要進(jìn)行增長(zhǎng)或縮小。在多任務(wù)處理中，可以使用棧來(lái)保存任務(wù)狀態(tài)，以便在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候恢復(fù)執(zhí)行。后臺(tái)處理括號(hào)匹配表達(dá)式求值檢查輸入的括號(hào)是否匹配，可以使用棧來(lái)輔助實(shí)現(xiàn)。將中綴表達(dá)式轉(zhuǎn)換為后綴表達(dá)式（逆波蘭表示法）時(shí)，需要使用棧來(lái)輔助處理運(yùn)算符和操作數(shù)。030201棧的應(yīng)用場(chǎng)景02隊(duì)列的定義與特性CHAPTER0102隊(duì)列的定義隊(duì)列遵循先進(jìn)先出（FIFO）的原則，最早進(jìn)入隊(duì)列的元素將最先出隊(duì)。隊(duì)列是一種特殊的線性表，只允許在表的前端進(jìn)行刪除操作，在表的后端進(jìn)行插入操作。有界性先進(jìn)先出封閉性確定性隊(duì)列的特性01020304隊(duì)列的大小是有限的，有一定的容量限制。隊(duì)列遵循先進(jìn)先出的原則，最早進(jìn)入隊(duì)列的元素將最先出隊(duì)。隊(duì)列的頭部和尾部是封閉的，不允許在隊(duì)列中間插入或刪除元素。隊(duì)列的出隊(duì)和入隊(duì)操作是確定性的，遵循一定的規(guī)則和順序。在任務(wù)調(diào)度中，可以將任務(wù)按照優(yōu)先級(jí)放入隊(duì)列中，按照先進(jìn)先出的原則進(jìn)行調(diào)度。任務(wù)調(diào)度在網(wǎng)絡(luò)通信中，可以將數(shù)據(jù)包放入隊(duì)列中，按照先進(jìn)先出的原則進(jìn)行發(fā)送和接收。網(wǎng)絡(luò)通信在事件處理中，可以將事件放入隊(duì)列中，按照先進(jìn)先出的原則進(jìn)行處理。事件處理隊(duì)列的應(yīng)用場(chǎng)景03棧與隊(duì)列的區(qū)別與聯(lián)系CHAPTER數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式棧是后進(jìn)先出（LastInFirstOut,LIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，新元素總是被添加到棧頂，移除元素時(shí)也是從棧頂開(kāi)始。而隊(duì)列是先進(jìn)先出（FirstInFirstOut,FIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，新元素被添加到隊(duì)列的尾部，移除元素時(shí)從隊(duì)列的頭部開(kāi)始。操作方式棧的主要操作有push（添加元素）和pop（移除元素），而隊(duì)列的主要操作有enqueue（添加元素）和dequeue（移除元素）。應(yīng)用場(chǎng)景棧常用于實(shí)現(xiàn)深度復(fù)制、函數(shù)調(diào)用堆棧、括號(hào)匹配等場(chǎng)景，而隊(duì)列常用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度、緩沖處理、數(shù)據(jù)流處理等場(chǎng)景。棧與隊(duì)列的區(qū)別都屬于線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)棧和隊(duì)列都是線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它們都維護(hù)了一系列的元素，并且都允許對(duì)元素進(jìn)行添加和移除操作?？梢韵嗷マD(zhuǎn)換通過(guò)特定的操作，可以將一個(gè)棧轉(zhuǎn)換為隊(duì)列，或者將一個(gè)隊(duì)列轉(zhuǎn)換為棧。例如，可以將一個(gè)棧的元素依次取出并重新放入隊(duì)列，從而將棧轉(zhuǎn)換為隊(duì)列；反之，也可以將一個(gè)隊(duì)列的元素依次取出并放入棧，從而將隊(duì)列轉(zhuǎn)換為棧。棧與隊(duì)列的聯(lián)系操作系統(tǒng)01在操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度中，通常使用隊(duì)列來(lái)管理待處理的任務(wù)。而在函數(shù)調(diào)用中，則使用棧來(lái)保存函數(shù)的參數(shù)和局部變量。編譯原理02在編譯器的設(shè)計(jì)中，棧和隊(duì)列都發(fā)揮著重要的作用。例如，在詞法分析階段，可以使用棧來(lái)保存單詞的token；在語(yǔ)法分析階段，可以使用隊(duì)列來(lái)保存待處理的語(yǔ)法符號(hào)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法03在解決一些經(jīng)典問(wèn)題時(shí)，如括號(hào)匹配、拓?fù)渑判?、二叉?shù)的層序遍歷等，都需要使用到?；蜿?duì)列。棧和隊(duì)列在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的應(yīng)用04棧和隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)方式CHAPTER使用數(shù)組實(shí)現(xiàn)棧時(shí)，通常會(huì)將數(shù)組的起始位置作為棧底，將數(shù)組的結(jié)束位置作為棧頂。當(dāng)元素入棧時(shí)，將其添加到數(shù)組的起始位置；當(dāng)元素出棧時(shí)，從數(shù)組的起始位置移除。數(shù)組實(shí)現(xiàn)棧使用數(shù)組實(shí)現(xiàn)隊(duì)列時(shí)，通常會(huì)將數(shù)組的起始位置作為隊(duì)尾，將數(shù)組的結(jié)束位置作為隊(duì)頭。當(dāng)元素入隊(duì)時(shí)，將其添加到數(shù)組的末尾；當(dāng)元素出隊(duì)時(shí)，從數(shù)組的頭部移除。數(shù)組實(shí)現(xiàn)隊(duì)列數(shù)組實(shí)現(xiàn)棧和隊(duì)列鏈表實(shí)現(xiàn)棧使用鏈表實(shí)現(xiàn)棧時(shí)，通常會(huì)將鏈表的頭部作為棧底，將鏈表的尾部作為棧頂。當(dāng)元素入棧時(shí)，將其添加到鏈表的頭部；當(dāng)元素出棧時(shí)，從鏈表的頭部移除。鏈表實(shí)現(xiàn)隊(duì)列使用鏈表實(shí)現(xiàn)隊(duì)列時(shí)，通常會(huì)將鏈表的頭部作為隊(duì)尾，將鏈表的尾部作為隊(duì)頭。當(dāng)元素入隊(duì)時(shí)，將其添加到鏈表的尾部；當(dāng)元素出隊(duì)時(shí)，從鏈表的頭部移除。鏈表實(shí)現(xiàn)棧和隊(duì)列循環(huán)鏈表實(shí)現(xiàn)棧和隊(duì)列使用循環(huán)鏈表實(shí)現(xiàn)棧時(shí)，通常會(huì)將循環(huán)鏈表的頭部作為棧底，將循環(huán)鏈表的尾部作為棧頂。當(dāng)元素入棧時(shí)，將其添加到循環(huán)鏈表的頭部；當(dāng)元素出棧時(shí)，從循環(huán)鏈表的頭部移除。循環(huán)鏈表實(shí)現(xiàn)棧使用循環(huán)鏈表實(shí)現(xiàn)隊(duì)列時(shí)，通常會(huì)將循環(huán)鏈表的頭部作為隊(duì)尾，將循環(huán)鏈表的尾部作為隊(duì)頭。當(dāng)元素入隊(duì)時(shí)，將其添加到循環(huán)鏈表的尾部；當(dāng)元素出隊(duì)時(shí)，從循環(huán)鏈表的頭部移除。循環(huán)鏈表實(shí)現(xiàn)隊(duì)列05棧和隊(duì)列的算法實(shí)現(xiàn)CHAPTER總結(jié)詞：后進(jìn)先詳細(xì)描述：入棧算法遵循后進(jìn)先出的原則，新元素總是被添加到棧頂。當(dāng)一個(gè)元素被壓入棧時(shí)，它覆蓋了棧頂元素，成為新的棧頂元素?？偨Y(jié)詞：順序存儲(chǔ)詳細(xì)描述：在順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，入棧操作通常通過(guò)在數(shù)組的末尾添加新元素來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果棧已滿，可能需要重新分配更大的存儲(chǔ)空間?？偨Y(jié)詞：鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)詳細(xì)描述：在鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)中，入棧操作通常通過(guò)在鏈表的頭部添加新元素來(lái)實(shí)現(xiàn)。新節(jié)點(diǎn)被添加到鏈表頭部，覆蓋了頭節(jié)點(diǎn)。入棧算法實(shí)現(xiàn)總結(jié)詞：先進(jìn)后詳細(xì)描述：出棧算法遵循先進(jìn)后出的原則，棧頂元素總是最后被移除。當(dāng)一個(gè)元素從棧頂彈出時(shí)，它成為新的棧底元素?？偨Y(jié)詞：順序存儲(chǔ)詳細(xì)描述：在順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，出棧操作通常通過(guò)移除數(shù)組的第一個(gè)元素來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果棧為空，需要檢查并處理空棧異常?？偨Y(jié)詞：鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)詳細(xì)描述：在鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)中，出棧操作通常通過(guò)移除鏈表的頭部節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。頭節(jié)點(diǎn)被移除后，鏈表中的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)成為新的頭節(jié)點(diǎn)。出棧算法實(shí)現(xiàn)總結(jié)詞：先進(jìn)先詳細(xì)描述：入隊(duì)算法遵循先進(jìn)先出的原則，新元素總是被添加到隊(duì)尾。當(dāng)一個(gè)元素被加入隊(duì)列時(shí)，它成為隊(duì)列的最后一個(gè)元素。總結(jié)詞：順序存儲(chǔ)詳細(xì)描述：在順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，入隊(duì)操作通常通過(guò)在數(shù)組的末尾添加新元素來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果隊(duì)列已滿，可能需要重新分配更大的存儲(chǔ)空間?？偨Y(jié)詞：鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)詳細(xì)描述：在鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)中，入隊(duì)操作通常通過(guò)在鏈表的尾部添加新元素來(lái)實(shí)現(xiàn)。新節(jié)點(diǎn)被添加到鏈表尾部，成為新的隊(duì)尾元素。入隊(duì)算法實(shí)現(xiàn)總結(jié)詞：先進(jìn)先詳細(xì)描述：出隊(duì)算法遵循先進(jìn)先出的原則，隊(duì)首元素總是最先被移除。當(dāng)一個(gè)元素從隊(duì)列頭部移除時(shí)，它成為隊(duì)列的第一個(gè)元素。總結(jié)詞：順序存儲(chǔ)詳細(xì)描述：在順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，出隊(duì)操作通常通過(guò)移除數(shù)組的第一個(gè)元素來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果隊(duì)列為空，需要檢查并處理空隊(duì)列異常。總結(jié)詞：鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)詳細(xì)描述：在鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)中，出隊(duì)操作通常通過(guò)移除鏈表的頭部節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。頭節(jié)點(diǎn)被移除后，鏈表中的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)成為新的頭節(jié)點(diǎn)。出隊(duì)算法實(shí)現(xiàn)06總結(jié)與思考CHAPTER棧和隊(duì)列是兩種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它們?cè)跀?shù)據(jù)存儲(chǔ)和操作方面有各自的特點(diǎn)和用途。棧是一種后進(jìn)先出（LIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主要用于保存按照后進(jìn)先出順序操作的元素。隊(duì)列是一種先進(jìn)先出（FIFO）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主要用于保存按照先進(jìn)先出順序操作的元素。在實(shí)際應(yīng)用中，棧和隊(duì)列可以用于解決各種問(wèn)題，如表達(dá)式求值、括號(hào)匹配、深度優(yōu)先搜索等。0102