东北林业大学
实验二
实验名称：栈、队列 |
|
实验室名称：905 |
实验台号：18 |
学生姓名：** |
专业班级：2016级计算机科学与技术四班 |
指导教师：王阿川(教授) |
实验日期： 2018-04-25 |
一、实验目的
1．掌握栈、队列的思想及其存储实现。
2．掌握栈、队列的常见算法的程序实现。
二、实验仪器及环境：
PC计算机；windows 10操作系统、codeblocks17.12;
三、实验内容及结果（按照具体实验题目，按照如下格式书写）
1. 采用链式存储实现栈的初始化、入栈、出栈操作。
存储结构：
typedef int Status;
typedef int SElemType;
typedef struct SNode{
SElemTypedata;
structSNode *next;
}SNode,*LinkStack;
程序：
#include<iostream>
using namespace std;
#define OK 1
#define ERROR 0
#define OVERFLOW -2
typedef int Status;
typedef int SElemType;
typedef struct SNode{
SElemTypedata;
structSNode *next;
}SNode,*LinkStack;
//链栈的初始化
Status InitStack (LinkStack &S)
{
S=NULL;
return OK;
}
// 链栈的入栈
Status Push(LinkStack &S , SElemType e)
{
SNode*p = new SNode;
if(!p)
{
returnOVERFLOW;
}
p->data= e;
p->next= S;
S= p;
returnOK;
}
//链栈的出栈
Status Pop (LinkStack &S,SElemType &e)
{
SNode*p;
if(!S)
returnERROR;
e= S->data;
p= S;
S= S->next;
deletep;
returnOK;
}
int main()
{
LinkStacks;
SElemTypee;
cout<<"进栈元素依次为："<<endl;
if(InitStack(s)==OK)
for(intj=1;j<=25;j++)
{
Push(s,j);
cout<<j<<" ";
}
cout<<endl<<"依次弹出的栈顶元素为："<<endl;
while(Pop(s,e)== OK)
{
cout<<e<<" ";
}
return0;
}
2.采用链式存储实现栈的初始化、入栈、出栈操作。
存储结构：
typedefint Status;
typedefint SElemType;
typedefstruct{
SElemType *base;
SElemType *top;
int stacksize;
}SqStack;
程序；
#include<iostream>
#include<stdlib.h>
usingnamespace std;
#defineOK 1
#defineERROR 0
#defineOVERFLOW -2
#defineMAXSIZE 100
typedefint Status;
typedefint SElemType;
typedefstruct{
SElemType *base;
SElemType *top;
int stacksize;
}SqStack;
//顺序栈的初始化
StatusInitStack(SqStack &S)
{
S.base = new SElemType[MAXSIZE];
if(!S.base)
exit (OVERFLOW);
S.top = S.base;
S.stacksize = MAXSIZE;
return OK;
}
//顺序栈的入栈
StatusPush(SqStack &S,SElemType &e)
{
if(S.top-S.base==S.stacksize)
return ERROR;
*(S.top++) = e; //元素e压入栈顶，栈顶指针加1
return OK;
}
//顺序栈的出栈
StatusPop(SqStack &S,SElemType &e)
{
if(S.base == S.top)
return ERROR;
e = *(--S.top); //栈顶指针减1，将栈顶元素赋给e
return OK;
}
intmain()
{
SqStack s;
SElemType e;
SElemType t;
cout<<"进栈元素依次为："<<endl;
if(InitStack(s)==OK)
for(int j=1;j<=12;j++)
{
Push(s,j);
cout<<j<<"";
}
cout<<endl<<"依次弹出的栈顶元素为："<<endl;
while(s.base!=s.top)
{
Pop(s,t);
cout<<t<<"";
}
return 0;
}
3.采用链式存储实现队列的初始化、入队、出队操作。
存储结构：
typedefint QElemType;
typedefint Status;
typedefstruct QNode{
QElemType data;
QNode *next;
}QNode,*QueuePtr;
typedefstruct{
QueuePtr front;
QueuePtr rear;
}LinkQueue;
程序：
#include<iostream>
usingnamespace std;
#defineOK 1
#defineERROR 0
#defineOVERFLOW -2
typedefint QElemType;
typedefint Status;
typedefstruct QNode{
QElemType data;
QNode *next;
}QNode,*QueuePtr;
typedefstruct{
QueuePtr front;
QueuePtr rear;
}LinkQueue;
//链队的初始化
StatusInitQueue(LinkQueue &Q)
{
Q.front = new QNode;
if(Q.front == NULL)
{
return OVERFLOW;
}
Q.front->next = NULL;
Q.rear = Q.front;
return OK;
}
//链队的入队
StatusEnQueue(LinkQueue &Q,QElemType e)
{
QNode *p = new QNode;
if(p == NULL)
{
return OVERFLOW;
}
p->data = e;
p->next = NULL;
Q.rear->next = p;
Q.rear = p; // 修改队尾指针
return OK;
}
//链队的出队
StatusDeQueue(LinkQueue &Q,QElemType &e)
{
if(Q.front == Q.rear)
{
return ERROR;
}
QNode *p = Q.front->next;
e = p->data;
Q.front->next = p->next;
if(Q.rear == p)
{
Q.rear = Q.front;
}
delete p;
return OK;
}
intmain()
{
LinkQueue Q;
QElemType e;
cout<<"进链队的元素依次为："<<endl;
if(InitQueue(Q)==OK)
for(int j=1;j<=30;j++)
{
EnQueue(Q,j);
cout<<j<<"";
}
cout<<endl<<"依次出链队的元素为："<<endl;
while(DeQueue(Q,e) == OK)
{
cout<<e<<"";
}
return 0;
}
4．采用顺序存储实现循环队列的初始化、入队、出队操作。
存储结构：
typedef int QElemType;
typedef int Status;
typedef struct{
QElemType *base;
int front; //头指针
int rear; //尾指针
}SqQueue;
程序：
#include<iostream>
using namespace std;
#define MAXQSIZE 100
#define OK 1
#define ERROR 0
#define OVERFLOW -2
typedef int QElemType;
typedef int Status;
typedef struct{
QElemType *base;
int front; //头指针
int rear; //尾指针
}SqQueue;
//循环队列的初始化
Status InitQueue(SqQueue &Q)
{
Q.base = newQElemType[MAXQSIZE];
if(!Q.base)
{
return OVERFLOW;
}
Q.front = Q.rear=0;
return OK;
}
//循环队列的入队
Status EnQueue(SqQueue &Q,QElemType e)
{
if((Q.rear+1)%MAXQSIZE ==Q.front)
{
return ERROR;//队列满
}
Q.base[Q.rear] = e;
Q.rear =(Q.rear+1)%MAXQSIZE;
return OK;
}
//循环队列的出队
Status DeQueue(SqQueue &Q,QElemType &e)
{
if(Q.rear == Q.front)
{
return ERROR;
}
e = Q.base[Q.front];
Q.front =(Q.front+1)%MAXQSIZE;
return OK;
}
int main()
{
SqQueue Q;
QElemType e;
cout<<"进循环队列的元素依次为："<<endl;
if(InitQueue(Q)==OK)
for(intj=1;j<=18;j++)
{
EnQueue(Q,j);
cout<<j<<"";
}
cout<<endl<<"依次出队的元素为："<<endl;
while(Q.rear != Q.front)
{
DeQueue(Q,e);
cout<<e<<"";
}
return 0;
}
*5．综合训练:1)利用栈实现表达式求值算法。
程序：
/***链栈实现表达式求值***/
#include<iostream>
using namespace std;
const char oper[7] = {'+','-','*','/','(',')','#'};
#define OK 1
#define ERROR 0
#define OVERFLOW -2
typedef char SElemType;
typedef int Status;
typedef struct SNode{
int data;
struct SNode *next;
}SNode,*LinkStack;
Status InitStack(LinkStack &S)
{
S = NULL;
return OK;
}
bool StackEmpty(LinkStack S)
{
if(!S)
return true;
return false;
}
Status Push(LinkStack &S,SElemType e)
{
SNode *p = new SNode;
if(!p)
{
return OVERFLOW;
}
p->data = e;
p->next = S;
S = p;
return OK;
}
Status Pop(LinkStack &S,SElemType &e)
{
SNode *p;
if(!S)
return ERROR;
e = S->data;
p = S;
S = S->next;
delete p;
return OK;
}
Status GetTop(LinkStack &S,SElemType &e)
{
if(!S)
return ERROR;
e = S->data;
return OK;
}
bool In(char ch)
{//判断ch是否为运算符
for(int i = 0;i < 7;i ++)
{
if(ch == oper[i])
{
return true;
}
}
return false;
}
char Precede(char theta1,char theta2)
{//判断运算符优先级
if((theta1 == '('&&theta2 == ')')||(theta1 == '#'&&theta2 == '#'))
{
return '=';
}
else if(theta1 == '('||theta1 == '#'||theta2 == '('
||(theta1 == '+'||theta1 == '-')&&(theta2 == '*'||theta2 == '/'))
{
return '<';
}
else
return '>';
}
char Operate(char first,char theta,char second)
{//计算两数运算结果
switch(theta)
{
case '+':
return (first - '0')+(second - '0')+ 48;
case '-':
return (first - '0')-(second - '0')+ 48;
case '*':
return (first - '0')*(second - '0')+ 48;
case '/':
return (first - '0')/(second - '0')+ 48;
}
return 0;
}
//算法3.10 表达式求值
char EvaluateExpression()
{
// 算术表达式求值的算符优先算法。设OPTR和OPND分别为运算符栈和操作数栈，
// OP 为运算符集合
LinkStack OPTR,OPND;
char ch,theta,a,b,x,top;
InitStack ( OPTR);
Push (OPTR,'#');
InitStack ( OPND);
ch = getchar();
while (ch != '#' || (GetTop(OPTR,top) ,top!= '#') )
{
if (!In(ch))
{
Push(OPND, ch);
ch = getchar();
} // ch不是运算符则进栈
else
switch (GetTop(OPTR, top),Precede(top,ch))
{ //比较OPTR的栈顶元素和ch的优先权
case '<': //当前字符ch压入OPTR栈，读入下一字符ch
Push(OPTR, ch);
ch = getchar();
break;
case '>': //弹出OPTR栈顶的运算符进行相应运算，并将运算结果入栈
Pop(OPTR, theta);
Pop(OPND, b);
Pop(OPND, a);
Push(OPND, Operate(a, theta, b));
break;
case '=': //脱括号并接收下一字符
Pop(OPTR, x);
ch = getchar();
break;
} // switch
} // while
GetTop(OPND,ch);
return ch;
} // EvaluateExpression
int main()
{
cout<<"请输入要计算的表达式（操作数和结果都在0-9的范围内，以#结束）："<<endl;
char res = EvaluateExpression();
cout<<"计算结果为"<<res<<endl;
return 0;
}
四、实验心得体会：（包括遇到的问题及解决办法）
（1）从数据结构的定义看，栈和队列也是一种线性表。其与线性表的不同之处在于栈和队列的相关运算具有特殊性，只是线性表相关运算的一个子集。一般线性表的上的插入、删除运算不受限制，而栈和队列上的插入、删除运算受某种特殊限制。因此。栈和队列也称为操作受限的线性表。
（2）栈在计算机中的地位很重要，例如表达式求值，函数调用时都需要用到栈的结构。
算术表达式由常量、变量、运算符和括号组成。由于不同的运算符具有不同的优先级，又要考虑括号，因此，算术表达式的求值不可能严格地从左到右进行。因而在程序设计时，借助栈实现。
（3）我感觉，最重要的还是把基础掌握，掌握了基础，很多问题就不是问题，只要按部就班就可以了。这次试验，我感觉自己还有很多比较薄弱的地方，我感到自己对于指针的理解还不是很透彻，对于指针的运用也不是十分的熟练，因此，在后的学习中，我会更加重视这方面的学习，力争掌握这门学科。
五、指导教师意见及成绩
签名:
年 月 日