《大话数据结构》第4章.栈与队列

栈与队列

栈、队列都是特殊的线性表（受限表），只不过对插入和删除操作做了限制（没有修改操作），这些操作只能限制在表的一端

what栈：栈是限定仅在表尾（这里的表尾是指栈顶，而不是栈底）进行插入和删除操作的线性表

what队列：队列是只允许在表的一端进行插入操作，而在表的另一端进行删除操作的线性表

栈、队列和线性表一样，分顺序实现和链式实现

栈

栈的 顺序实现ADT

typedef int ElemType;

class   Stack

{

public :

     

      Stack():top_(-1){}

      inline bool Empty() const;

      inline  int   Size()   const ;

      

       bool   Top(ElemType &item)   const ;

       bool   Push( const   ElemType &item);

      bool Pop();

     

private :

       static   const   int   kMaxstack=3;

       int   top_;

        ElemType entry_[kMaxstack];

};

栈的链式实现ADT

typedef int ElemType;

class   Node

{

       friend   class   LinkStack;

private :

      ElemType entry_;

      Node *next_;

public :

      Node( const   ElemType &entry,Node *next):entry_(entry),next_(next){}

};

class   LinkStack

{

private :

       int   count_;

      Node *top_node_;

public :

      LinkStack():count_(0),top_node_(NULL){}

      ~LinkStack();

      inline   bool Empty() const;

       inline    int Size()  const;

     

      bool Top(ElemType &entry) const;

       void   Push( const   ElemType &entry);

       bool   Pop();

};

  我们把允许插入和删除的一端称为栈顶（top），另一端称为栈底（bottom），不含任何数据元素的栈称为空栈。栈又称为后进先出（Last In First Out）的线性表，简称LIFO结构。

栈的注意细节：

  1）它是一个线性表，也就是说，栈元素具有线性关系，即前驱后继关系。只不过它是一种特殊的线性表而已。定义中说是在线性表的表尾进行插入和删除操作，这里表尾是指栈顶，而不是栈底。

  2）它的特殊之处在于限制了这个线性表的插入和删除位置，它始终只在栈顶进行。这也就使得：栈底是固定的，最先进栈的只能在栈底。

顺序实现：

 核心思想： 下标为0的一端作为栈底，当栈存在一个元素时，top=0，而空栈时top=-1

链式实现：

 核心思想： 由于栈只是用栈顶来做插入和删除操作，所以单链表的栈顶指针也作为头指针，两者合二为一，就不需要头指针了

栈的顺序实现和栈的链式实现优劣比较：

时间性能：

两者时间复杂度一样，均为O(1)，无论是读取、插入还是删除。但链式实现在插入、删除时还需要分别申请节点和释放节点，若栈需要频繁插入或删除，两者还是有些细微差异。

空间：

顺序实现需要预分配，所以可能会存在空间浪费的问题；链式实现每个节点还需存储指针域，会增加一些内存开销，但对栈的长度无限制

队列

队列 的 顺序实现ADT

what循环队列：我们把队列的这种头尾相接的顺序存储结构称为循环队列

循环队列时间性能为O(1)，避免了普通队列顺序实现只有一个top指针，出列时要移动数据元素，使得时间复杂度为O(n)

循环队列核心思想：队列满时，为只有一个元素空间时。即插入时，预留一个元素空间

如不留空间，如front==rear，则无法判断队列是处在满还是空的状态

实现技巧：

队列满的条件是(rear+1)%QueueSize==front

队列长度：(rear-front+QueueSize)%QueueSize  (rear>front时,长度=rear-front;rear