数据结构-线性表-栈和队列

栈和队列

栈和队列是操作受到限制的线性表

栈的定义

  • 栈(stack)又称堆栈,它是运算受限的线性表
  • 只能在表的一端进行插入和删除操作, 不允许在其他任何位置进行插入、查找、删除等操作
  • 表中进行插入和删除操作的一端称为栈顶(top),另一端称为栈底(bottom)
  • 当栈中没有数据元素时称为空栈
  • 向一个栈中插入元素称为入栈
  • 从一个栈中删除元素称为出栈
  • 由于栈的插入和删除操作仅在栈顶进行,后进栈的元素必定先出栈,所以又把堆栈称为后进先出表(Last In First Out,简称LIFO)

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栈的专业词汇:push入栈、pop出栈、peek获取栈顶元素

栈的存储结构

和线性表类似,堆栈也有两种基本的存储结构:顺序存储结构链式存储结构

  • 顺序栈
  • 链栈

队列定义

  • 队列(queue)简称队,它同堆栈一样,也是一种运算受限的线性表
  • 仅允许在表的一端进行插入,而在表的另一端进行删除
  • 在队列中把插入数据元素的一端称为队尾(rear),删除数据元素的一端称为队首(front)
  • 向队尾插入元素称为入队,新元素入队后称为新的队尾元素
  • 从队列中删除元素称为出队,元素出队后,其后续元素成为新的队首元素
  • 由于队列的插入和删除操作分别在队尾和队首进行,每个元素必然按照进入的次序离队,也就是说先进队的元素必然先离队,所以称队列为先进先出表(First In First Out,FIFO)

队列的存储结构

  • 顺序队列

    • 方法一:使用数组作为存储结构

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      • 缺点:通过出队操作将数据弹出队列后,front之前的空间不能再次得到,会导致大量空间丢失
    • 方法二:使用循环数组作为存储结构

      • 在循环数组中,末尾元素的下一个元素不是数组外,而是数组的头元素,这样就能再次使用front之前的存储空间了
  • 链式队列

    • 可以使用单链表实现(带头节点)
    • 链表的头部作为队首,链表的尾部作为队尾
    • 一共设置两个指针,一个队首指针和一个队尾指针
    • 队首指针指向队首元素的前一个结点,即始终指向链表中空的头结点;队尾指针指向队列当前队尾元素所在结点
    • 当队列为空时,队首指针和队尾指针都指向空的头结点
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  • 双端队列(double ended queue)

    • 双端队列指两端都可以进行出队和入队操作的队列,将队列的两端分别称为前端后端
    • 双端队列进队时,前端进的元素排在队列中后端进的元素的前面,后端进的元素排在队列中前端进的元素的后面
    • 双端队列出队时,无论前端出还是后端出,先出的元素排在后出的元素的前面
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    • 输出受限的双端队列,即一个端点可以插入和删除,另一个端点只能插入

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    • 输入受限的双端队列,即一个端点可以插入和删除,另一个端点只能删除

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    • 双端队列既可以用来实现队列,也可以用来实现栈只操作一端就是栈了,Java中就是这样做的)

Java中的栈和队列类

  • Stack类:栈类,过时,因为他的父类Vector过时
  • Queue类:队列类(接口)
  • Deque类:双端队列(接口,栈操作使用,当成栈)

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    • LinkedList即可以当线性表,又可以当,还可以当队列
  • Java中实现栈和队列操作都可以通过使用LinkedList类实现,底层使用的是链表

借助栈实现十进制转换二进制

public class TestConvert {
    public static void main(String[] args) {
        int t = 13;
        int n = t;
        //定义空栈,存放余数
        Deque deque = new LinkedList();
        do {
            int mod = n % 2;
            //余数入栈
            deque.push(mod);
            n = n / 2;
        }while (n != 0);
        //打印结果
        System.out.print(t+"---->");
        while (!deque.isEmpty()){
            System.out.print(deque.pop());
        }
    }
}

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