(1.2.2.1)栈和队列的应用:数制转换、括号匹配、后缀表达式求解,中缀表达式求解、双栈实现队列,min函数栈

(1)数制转换

void conversion(int a,int b)                     // 实现进制转换
{
    int stack[maxsize];
    int top=-1;
    while(a)
    {
        stack[++top]=a%b;
        a=a/b;
    }
    while(top!=-1)
    {
        i=stack[top--];
        printf("%d",i);
    }
}

(2)括号匹配

int match(char exp[], int n){

char st[max];int top=-1;// 初始化栈

for(int i=1;i<=n;++i){

if(exp[i]=='(')  st[++top]="(";

if(exp[i]==')') {

if(top==-1) return 0;

else --top;

}

if(top==-1)return 1;

else return 0;

}

}

(3)后缀表达式求解

     1)中缀表达式  (a+b+c*d)/e

           前缀表达式  /++ab*cde   根左右

          后缀表达式  abcd*++e/   左右跟

     2)多个后缀表达式可能对应一个中缀表达式

     3)后缀表达式在计算过程中,不需要计算运算符的优先级

     4)后缀表达式计算方法:1、取了数字则压栈  2、取了运算符则立即计算

for(i=0;exp[i]!='\0';++i){

if(exp[i]>'0'&&exp[i]<='9')//取了数字则压栈

stack[++top]=exp[i];

else{                                       //取了运算符则立即计算

op=exp[i];

b=stack[top--];c=stack[top--];

c=b op a;

st[++top]=c;

}

retrun st[top];

}      

(4)中缀表达式求解

    1.取得操作数则入操作数栈    2.取得运算符  (判断优先是否大于运算符栈的顶部元素)?入操作符栈下一步:取值计算  相等的话,操作符出栈

  1. void evaluateExpression()   //计算  
  2. {  
  3.     stack<char> opan,opat;    //构建两个栈 operand:操作数,operator:操作符  
  4.     opat.push('#');    // # 压入符号栈,作为界限符  
  5.     cout << "输入算术表达式" << endl;  
  6.     char op,a,b,c;  
  7.     c=getchar();  
  8.     while (c != '#' || opat.top() != '#')  //没有读到 '#',或者符号栈也没空,则继续读取字符  
  9.     {  
  10.         //对读入的字符进行判断:是操作数还是操作符?  
  11.         if (!isOpat(c))  //是操作数则压入操作数栈  
  12.         {  
  13.             opan.push(c);  
  14.             c = getchar();  
  15.         }  
  16.         else   //若是操作符,则需把符号栈顶的操作符与当前读入的操作符,进行优先级比较  
  17.         {  
  18.             switch(getPriority(opat.top(), c))  
  19.             {  
  20.             case 1:  
  21.                 op = opat.top(); opat.pop();  
  22.                 b = opan.top(); opan.pop();  
  23.                 a = opan.top(); opan.pop();  
  24.                 opan.push(char(compute(a,op,b)+'0'));  
  25.                 break;  
  26.             case 2:  
  27.                 opat.push(c);  
  28.                 c = getchar();  
  29.                 break;  
  30.             case 3:  
  31.                 opat.pop();  
  32.                 c = getchar();  
  33.                 break;  
  34.             case 0:  
  35.                 cout << "错误!" << endl;  
  36.                 exit(0);  
  37.             }  
  38.         }  
  39.     }  
  40.     cout << "= " << opan.top()-'0' << endl;  
  41. }  

(5)双栈队列

已知下面Stack类及其3个方法Push、Pop和 Count,请用2个Stack实现Queue类的入队(Enqueue)出队(Dequeue)方法。

class Stack

{

public:

         void Push(int x); // Push an element in stack;

         int Pop();  // Pop an element out of stack;

         int Count() const;     // Return the number of the elements in stack;

};

class Queue

{

public:

         void Enqueue(int x);

         int Dequeue();

 

private:

         Stack s1;

         Stack s2;

};

大多数人的思路是:

(1)始终维护s1作为存储空间,以s2作为临时缓冲区。

(2)入队时,将元素压入s1。

(3)出队时,将s1的元素逐个“倒入”(弹出并压入)s2,将s2的顶元素弹出作为出队元素

(4)之后再将s2剩下的元素逐个“倒回”s1。

有一个细节是可以优化一下的:(3)s1的元素逐个“倒入”s2时,原在s1栈底的元素,不用“倒入”s2(即只“倒”s1.Count()-1个),可直接弹出作为出队元素返回。这样可以减少一次压栈的操作

(1.2.2.1)栈和队列的应用:数制转换、括号匹配、后缀表达式求解,中缀表达式求解、双栈实现队列,min函数栈_第1张图片

上述思路,有些变种,如:

【懒人操作-单栈法】 适合连续出,或者连续入栈的操作。如果赶上下次还是出队操作,效率会高一些,但下次如果是入队操作,效率不如第一种方法。

入队时,先判断s1是否为空,如不为空,说明所有元素都在s1,此时将入队元素直接压入s1;如为空,要将s2的元素逐个“倒回”s1,再压入入队元素。

出队时,先判断s2是否为空,如不为空,直接弹出s2的顶元素并出队;如为空,将s1的元素逐个“倒入”s2,把最后一个元素弹出并出队。


真正性能较高的,其实是另一个变种。即:

【双栈共存法】

入队时,将元素压入s1。

出队时,判断s2是否为空,如不为空,则直接弹出顶元素;如为空,则将s1的元素逐个“倒入”s2,把最后一个元素弹出并出队。

这个思路,避免了反复“倒”栈,仅在需要时才“倒”一次。但在实际面试中很少有人说出,可能是时间较少的缘故吧。



(6)min函数栈

 定义栈的数据结构,要求添加一个min函数,能够得到栈的最小元素。 要求函数min、push以及pop的时间复杂度都是O(1)。

思路1:使用一个辅助栈来保存最小元素,这个解法简单不失优雅。设该辅助栈名字为minimum stack,其栈顶元素为当前栈中的最小元素。

            要获取当前栈中最小元素,只需要返回minimum stack的栈顶元素即可。

            每次执行push操作,检查push的元素是否小于或等于minimum stack栈顶元素。如果是,则也push该元素到minimum stack中。【也可以是位置】;如果不是,再push一次栈顶元素;

            当执行pop操作的时候,每次pop一个元素出栈的时候,同时pop辅助栈。


思路2:同样需要记录每插入一个值后最小值的位置(n个值就要记录n个最小位置),但是这些最小位置不再放在一个辅助栈中,而是在原来的栈节点的数据结构中加入一个指针变量(指向栈节点),用来指示“此时”的最小值节点。


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