栈和队列的基本知识以及使用例子

该文档介绍了栈和队列的基本知识以及使用例子。跟数据结构基本配套。栈和队列是操作受限制的线性表。它们具有相同的逻辑结构， 即线性结构；操作只能在表的两头进行：栈的插入和删除操作只能在一端进行； 队列的插入和删除操作分别在两端进行。 栈和队列是数据结构中的两种基础且重要的线性数据结构，它们在计算机科学和编程中有着广泛的应用。栈和队列都属于操作受限的线性表，这意味着它们的元素只能在特定的位置进行添加和移除。 栈（Stack）遵循“后进先出”（LIFO）的原则，即最后一个进入栈的元素最先被移出。栈的操作通常包括入栈（push）、出栈（pop）、查看栈顶元素（top）和判断栈是否为空（isEmpty）。在栈的抽象数据类型（ADT）定义中，通常会包含这些基本操作。例如，C++中的栈ADT可以这样定义： ```cpp template <typename Type> class Stack { public: Stack(int s); // 构造函数 ~Stack(); // 析构函数 void push(const Type &item); // 进栈 Type pop(); // 出栈 Type top(); // 取栈顶元素 void clearStack(); // 置空栈 int isEmpty() const; // 判栈空否 int isFull() const; // 判栈满否 }; ``` 栈的应用非常广泛，例如在数制转换中，将十进制数转换为其他基数的数，可以通过不断地除以基数并记录余数来实现，而这个过程可以利用栈来辅助完成。此外，括号匹配问题也是栈的经典应用，通过维护一个栈来检查括号的正确性，当遇到右括号时，与栈顶的左括号匹配，若匹配成功则出栈，否则匹配失败。 队列（Queue）遵循“先进先出”（FIFO）原则，即最先加入队列的元素最先被移出。队列的ADT通常包括入队（enqueue）、出队（dequeue）、查看队首元素（front）和判断队列是否为空（isEmpty）。队列有两种常见的实现方式：链队列和循环队列。链队列使用链表结构，而循环队列则利用数组实现，通过调整指针位置模拟队列的“首尾”。 队列在许多实际场景中都有应用，例如操作系统中的任务调度、打印机任务队列、网络数据包的传输等。后缀表达式（也叫逆波兰表示法）的计算就是队列的一个典型应用，它通过将运算符后置，简化了计算过程，利用栈可以方便地进行后缀表达式的计算。 栈和队列作为基础数据结构，它们的理解和熟练使用对于学习更高级的数据结构和算法至关重要。在实际编程中，无论是解决算法问题还是优化系统设计，都能找到栈和队列的身影。掌握这两种数据结构的特性及其应用，对于提升编程能力具有重要意义。