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数据结构实验三——栈和队列的基本操作

更新时间:2023-04-04 05:42:07 阅读：评论：0

栈和队列

一、实验内容1.实验目的2. 基本要求3. 支撑的课程目标二、实验过程1. 顺序栈的建栈、入栈、出栈、取栈顶元素1. 链栈的建栈、入栈、出栈、及取栈顶元素3.循环队列的建立、入队、出队及取队头元素4.链队的创建、入队、出队及取队头元素

一、实验内容

1.实验目的

编程实现顺序栈和链栈的基本操作：建栈，取栈顶元素，入栈，出栈；编程实现循环队列和链队列的基本操作：建队列，取队头元素，入队，出队。

2. 基本要求

掌握栈的顺序存储结构、链式存储结构及其基本操作；掌握队列的顺序存储结构、链式存储结构及其基本操作。

3. 支撑的课程目标

本实验项目可以支撑“目标1. 理解数据结构的基本概念、计算机内部数据对象的表示和特性。掌握线性表、树、图等数据逻辑结构、存储结构及其差异以及各种操作的实现。”、和“目标2能够针对实际问题选择合适的数据结构和方法设计出结构清晰、正确易读、复杂性较优的算法，同时掌握对算法进行时间、空间复杂度分析的基本技能。”。
本实验通过验证方式引导学生掌握顺序栈和链栈的基本操作，循环队列和链队列的基本操作，为后续学习打下基础，以便更好地达成后续更高层次的课程目标。

二、实验过程

1. 顺序栈的建栈、入栈、出栈、取栈顶元素

/* *title:顺序栈的基本操作 *writer:weiyuexin *data:2020-10-11 */#include<iostream>using namespace std;#define SElemType inttypedef struct{ SElemType *两点斜率公式ba;    //定义栈底指针SElemType *top;     //定义栈顶指针int stacksize;}SqStack;void InitStack(SqStack &S,int maxsize){     //初始化栈S.ba = new SElemType[maxsize];if(!S.ba){ cout<<"创建栈失败!"<<endl;}S.top = S.ba;     //top初始化为ba,是空栈S.stacksize = maxsize;cout<<"成功创建了一个最大容量为"<<S.stacksize<<"的顺序栈!"<<endl;}void Display(SqStack S){      //打印顺序栈cout<<"该顺序栈为:"<<endl;cout<<"栈底=>";for(int i=0;i<S.stacksize;i++){ cout<<*S.ba++<<" ";if(!*S.ba || S.top == S.ba){ break;}}cout<<"<=栈顶"<<endl;}void Push(SqStack &S,SElemType e){     //入栈if(S.top - S.ba == S.stacksize){ cout<<"栈已满，无法插入!"<<endl;return;}*S.top++=e;}SElemType Pop(SqStack &S){     //出栈if(S.top == S.ba){ cout<<"栈空!"<<endl;}SElemType e;e = *--S.top;cout<<e<<" ";}SElemType GetTop(SqStack S){ if(S.top != S.ba){ return *(S.top-1);2019安徽高考}}int main(){ SqStack S;int maxsize;cout<<"实验3_1-------------------顺序栈的基本操作"<<endl<<endl;cout<<"请输入对应数字选择操作："<<endl;cout<<"1------------------建栈"<<endl;cout<<"2------------------入栈"<<endl;cout<<"3------------------出栈"<<endl;cout<<"4------------------打印顺序栈"<<endl;cout<<"5------------------取栈顶元素"<<endl;cout<<"0------------------结束程序运行"<<endl;int operation;while(cin>>operation){ switch(operation){ ca 0 :cout<<"程序运行结束!"<<endl;return 0;break;ca 1 :cout<<"请输入栈的最大容量:"<<endl;cin>>maxsize;InitStack(S,maxsize);cout<<"请输入对应数字选择操作："<<endl;break;ca 2 :cout<<"请输入数据元素,当输入-1时结束:"<<endl;int e;while(cin>>e){ if(e == -1){ break;}Push(S,e);}cout<<"入栈成功!"<<endl;Display(S);cout<<"请输入对应数字选择操作："<<endl;break;ca 3 :cout<<"请输入出栈元素的个数:"<<endl;int m;cin>>m;cout<<"出栈的元素为:"<<endl;for(int i= 0;i<m;i++){ Pop(S);}cout<<"(先出->后出)"<<endl;Display(S);cout<<"请输入对应数字选择操作："<<endl;break;ca 4 :Display(S);cout<<"请输入对应数字选择操作："<<endl;break;ca 5 :cout<<"栈顶元素为: "<<GetTop(S)<<endl;cout<<"请输入对应数字选择操作："<<endl;break;default :cout<<"您选择的操作不存在，请重新选择:"<<endl;cout<<"请输入对应数字选择操作："<<endl;break;}}return 0;}

1. 链栈的建栈、入栈、出栈、及取栈顶元素

/* *title:链栈的基本操作 *writer:weiyuexin *data:2020-10-11 */#include<iostream>using namespace std;#define ElemType inttypedef struct StackNode{ ElemType data;struct StackNode *next;}StackNode,*LinkStack;void InitStack(LinkStack &S){      //初始化链栈S = NULL;cout<<"栈S初始化成功!"<<endl;}void Display(LinkStack S){ LinkStack p = S;cout<<"该链栈为:"<<endl;cout<<"栈顶=> ";while(p){ cout<<p->data<<" ";p = p->next;}cout<<" <=栈底"<<endl;}ElemType Pop(LinkStack &S,ElemType ee){ if(S == NULL){ cout<<"栈已空，无法在进行删除操作!"<<endl;return 0;}StackNode *p = new StackNode();ee = S->data;p = S;S = S->next;delete p;return ee;}void Push(LinkStack &S,ElemType e){      //入栈StackNode *p = new StackNode();p ->data = e;p ->next = S;S = p;}int main(){ LinkStack S;cout<<"实验3_2-------------------链栈的基本操作"<<endl<<endl;cout<<"请输入对应数字选择操作："<<endl;cout<<"1------------------初始化链栈"<<endl;cout<<"2------------------入栈"<<endl;cout<<"3------------------出栈"<<endl;cout<<"4------------------打印链栈"<<endl;cout<<"5------------------取栈顶元素"<<endl;cout<<"0------------------结束程序运行"<<endl;int operation;while(cin>>operation){ switch(operation){ ca 0 :cout<<"程序运行结束!"<<endl;return 0;break;ca 1 :InitStack(S);cout<<"请输入对应数字选择操作："<<endl;break;ca 2 :cout<<"请输入数据元素,当输入-1时结束:"<<endl;ElemType e;while(cin>>e){ if(e == -1){ break;}Push(S,e);}cout<<"入栈成功!"<<endl;Display(S);cout<<"请输入对应数字选择操作："<<endl;break;ca 3 :cout<<"请输入出栈元素的个数:"<<endl;int n;cin>>n;cout<<"出栈的元素依次为: ";for(int i=0;i<n;i++){ ElemType ee;cout<<Pop(S,ee)<<" ";}cout<<endl;Display(S);cout<<"请输入对应数字选择操作："<<endl;break;ca 4 :Display(S);cout<<"请输入对应数字选择操作："<<endl;break;ca 5 :cout<<"栈顶元素为:"<<S->data<<endl;cout<<"请输入对应数字选择操作："<<endl;break;default :cout<<"您选择的操作不存在，请重新选择:"<<endl;cout<<"请输入对应数字选择操作："<<endl;break;}}return 0;}

3.循环队列的建立、入队、出队及取队头元素

/* *title: 循环队列的基本操作 *writer:weiyuexin *data:2020-10-11 */#include<iostream>using namespace std;#define MAXSIZE 100#define QElemType inttypedef struct{ QElemType *ba;     //存储空间基地址int front;    //头指针int rear;     //尾指针}SqQueue;void InitQueue(SqQueue &Q){         //初始化循环队列Q.ba = new QElemType[MAXSIZE];if(!Q.ba){ cout<<"队列初始化失败!"<<endl;return;}Q.front = Q.rear = 0;cout<<"循环队列初始化成功!"<<endl;}void EnQueue(SqQueue &Q,QElemType e){     //入队if((Q.rear + 1)%MAXSIZE == Q.front){ cout<<"该队列已满无法插入!"<<endl;return;}Q.ba[Q.rear] = e;    //新元素插入对尾Q.rear = (Q.rear + 1)%MAXSIZE;      //队尾指针加一}QElemType DeQueue(SqQueue &Q,QElemType &ee){ if(Q.front == Q.rear){ cout<<"该循环队列已空!"<<endl;return 0;}ee 内部管理制度= Q.ba[Q.front];   //保存队首指针Q.front = (Q.front + 1)%MAXSIZE;    //队首指针加一return ee;}void Display(SqQueue Q){      //打印循环队列cout<<"该循环队列为: "<<endl;cout<<"队首=>";for(int i=Q.front;i<MAXSIZE;i++){ if(!Q.ba[i]){ break;}cout<<Q.ba[i]<<" ";}cout<<"<=队尾"<<endl;}QElemType GetHead(SqQueue Q){    //去队首元素if(Q.front != Q.rear){    //队列非空return Q.ba[Q.front];}el{ cout<<"队列中没有元素!"<<endl;return 0;}}int QueueLength(SqQueue Q){    //求队列的长度return (Q.rear - Q.front +MAXSIZE)%MAXSIZE;}int main(){ SqQueue Q;cout<<"实验3_3---------------------循环队列的基本操作"<<endl<<endl;cout<<"请输入对应数字选择您想要的操作:"<<endl;cout<<"1----------------建立循环队列"<<endl;cout<<"2----------------入队"<<endl;cout<<"3----------------出队"<<endl;cout<<"4----------------取队头元素"<<endl;cout<<"5----------------打印循环队列"<<endl;cout<<"6----------------求队列长度"<<endl;cout<<"0----------------结束程序"<<endl;int operation;while(cin>>operation){ switch(operation){ ca 0 :cout<<"程序运行结束!"<<endl;return 0;break;ca 1 :InitQueue(Q);   //初始化队列cout<<"请输入对应数字选择您想要的操作:"<<endl;break;ca 2 :int e;cout<&l表示变化快的成语t;"请输入想要入队的元素，以-1为截止符:"<<endl;while(cin>>e){ if(e == -1){ break;}EnQueue(Q,e);}cout<<"入队成功!"<<endl;Display(Q);cout<<"请输入对应数字选择您想要的操作:"<<endl;break;ca 3 :cout<<"请输入想要出队的元素个数:"<<endl;int n;cin>>n;cout<<"出队的元素依次为: ";for(int i=0;i<n;i++){ QElemType ee;cout<<DeQueue(Q,ee)<<" ";}cout<<endl;Display(Q);cout<<"请输入对应数字选择您想要的操作:"<<endl;break;ca 4 :cout<<"队首元素为:"<<GetHead(Q)<<endl;cout<<"请输入对应数字选择您想要的操作:"<<endl;break;ca 5 :Display(Q);cout<<"请输入对应数字选择您想要的操作:"<<endl;break;ca 6 :cout<<"该循环链表的长度为:"<<QueueLength(Q)<<endl;    //求队列长度cout<<"请输入对应数字选择您想要的操作:"<<endl;break;default :cout<<"您选择的操作不存在，请重新选择:"<<endl;break;}}return 0;}

4.链队的创建、入队、出队及取队头元素

/* *title:链队的基本操作 *writer:weiyuexin *data:2020-10-11 */#include<iostream>using namespace std;#define QElemType inttypedef struct QNode{ QElemType data;struct QNode *next;}QNode,*QueuePtr;typedef struct{ QueuePtr front;     //队头指针QueuePtr rear;     //队尾指针}LinkQueue;void InitQueue(LinkQueue &Q){      //初始化链队Q.front = Q.rear = new QNode;        //生成新结点作为头结点，队头和队尾指针指向此节点Q.front->next = NULL;     //头结点的指针域置空cout<<"链队初始化成功!"<<endl;}void EnQueue(LinkQueue &Q,QElemType e){      //入队QNode *p = new QNode();p->data = e;p->next = NULL;Q.rear->next = p;Q.rear = p;}QElemType DeQueue(LinkQueue &Q){       //出队if(Q.front == Q.rear){ cout<<"该链队已空!"<<endl;return 0;}QElemType e;QNode *p = new QNode();p = Q.front->next;e = p->data;Q.front->next = p->next;if(Q.rear == p){ Q.rear = Q.front;}delete p;return e;}QElemType GetHead(LinkQueue Q){         //取队首值if(Q.front != Q.rear){      //队列非空return Q.front->next->data;     //返回队首值}el{ cout<<"该链队为空！"<<endl;return 0;}}void Display(LinkQueue Q){       //打印链队元素QNode *p = new QNode();p = Q.front->next;cout<<"该链队为: 队首=> ";while(p != NULL){ cout<<p->data<<" ";p = p->next;}cout<<"<=队尾"<<endl;}int main(){ LinkQueue Q;cout<<"实验3_4---------------------链队列的基本操作"<<endl<<endl;cout<<"请输入对应数字选择您想要的操作:"<<endl;cout<<"1----------------建立链队列"<<endl;cout<<"2----------------入队"<<endl;cout<<"3----------------出队"<<endl;cout<<"4----------------取队头元素"<<endl;cout<<"5----------------打印链队列"<<endl;cout<<"0----------------结束程序"<<endl;int operation;cout<<"请输入对应的数字选择你想要进行的操作:"<<endl;while(cin>>operation){ switch(operation){ ca 0 :cout<<"程序运行结束!"<<endl;return 0;ca 1 :InitQueue(Q);cout<<"请输入对应的数字选择您想要进行的操作:"<<endl;break;ca 2 :cout<<"请输入要入队的元素个数；"<<endl;int n;cin>>n;cout<<"请输入要入队的元素:"<<endl;for(int i=0;i<n;i++){ QElemType e;cin>>e;EnQueue(Q,e);}cout<<n<<"个元素入队成功!"<<endl;Display(Q);cout<<"请输入对应的数字选择您想要进行的操作:"<<endl;break;ca 3 :cout<<"请输入要出栈的元素的个数:"<<endl;int m;cin>>m;cout<<"出栈的元素依次为: ";for(int i=0;i<m;i++){ cout<<DeQueue(Q)<<" ";}cout<<endl;Display(Q);cout<<"请输入对应的数字选择您想要进行的操作:"<<endl;break;ca 4 :cout<<"该链队队首值为: "<<GetHead(Q)<<endl;cout<<"请输入对应的数字选择您想要进行的操作:"<<endl;break;ca 5 :Display(Q);cout<&老师您辛苦了lt;"请输入对应的数字选择您想要进行的操作:"<<endl;break;default :cout<<"您选择的操作不存在，请重新选择:"<<endl;break;}}return 0;}