栈与队列简介

简介: 栈与队列简介

栈与队列和数组、链表、树这几种数据结构不太一样。栈与队列主要是做为程序员的工具来使用,它们主要做为构思算法的辅助工具,而不是完全的数据存储工具。

它们的生命周期比数组那些要短得多,在程序执行期间它们才会被创建,任务执行完就会被销毁。

一 栈

栈是一种只能在一端进行插入和删除数据的数据结构,这一端被称为栈顶(top)。其特点简单来讲就是先进后出。栈的主要机制可以用数组来实现,当然也可以用链表来实现。

用数组实现栈,并完成常用操作——出栈、入栈、查看元素(只能查看栈顶元素)、判断栈是否为空等操作。

public class StackTest {
    
    private long[] arr;
    // 栈顶
    private int top;

    public StackTest(){
        arr = new long[10];
        top = -1;
    }
    public StackTest(int maxsize){
        arr = new long[maxsize];
        top = -1;
    }

    /**
     * 添加数据
     * @param value
     */
    public void push(int value){
        arr[++top] = value;
    }

    /**
     * 移除数据
     * @return
     */
    public long pop() {
        return arr[top--];
    }

    /**
     * 查看数据
     * @return
     */
    public long peek(){
        return arr[top];
    }
    public boolean isEmpty(){
        return top == -1;
    }

    /***
     * 判断是否满了
     * @return
     */
    public boolean isFull(){
        return top == arr.length-1;
    }
}
AI 代码解读

栈的所有操作复杂度都为O(1),栈的操作不依赖栈中元素大小,栈不需要移动和比较操作。

二 队列

队列的特点是先进先出。队列也是用数组来实现。

用数组实现队列,并完成常用操作——出队、入队、查看元素、判断队列是否为空等操作。

public class QueueTest {

    private long[] arr;
    // 有效数据的大小
    private int elements;
    // 队头
    private int front;
    // 队尾
    private int end;

    public QueueTest(){
        arr = new long[10];
        elements = 0;
        front = 0;
        end = -1;
    }

    public QueueTest(int maxsize){
        arr = new long[maxsize];
        elements = 0;
        front = 0;
        end = -1;
    }

    /**
     * 插入数据
     * @param value
     */
    public void insert(long value){
        arr[++end] = value;
        elements++;
    }

    /**
     * 删除数据
     * @return
     */
    public long remove(){
        elements--;
        return arr[front++];
    }

    /**
     * 查看数据,从对头查看
     * @return
     */
    public long peek(){
        return arr[front];
    }

    /**
     * 判断是否为空
     * @return
     */
    public boolean isEmpty(){
        return elements == 0;
    }

    public boolean isFull(){
        return elements == arr.length;
    }
}
AI 代码解读

队列的插入、删除等操作的复杂度都为O(1)。

三 优先级队列

优先级队列和普通队列一样,也是一个队头,一个队尾,从队头移除元素,优先级队列中,数据项是有序的,这样插入数据的时候就会根据某种规则去比较,然后插入到队列合适的位置。因此,优先级队列插入的复杂度为O(N),删除和查看元素的复杂度为O(1)。

用数组实现优先级队列,并完成常用操作——出队、入队、查看元素、判断队列是否为空等操作。

public class FirstQueueTest {

    private long[] arr;
    // 有效数据的大小
    private int elements;
    // 队头
    private int front;
    // 队尾
    private int end;

    public FirstQueueTest(){
        arr = new long[10];
        elements = 0;
        front = 0;
        end = -1;
    }

    public FirstQueueTest(int maxsize){
        arr = new long[maxsize];
        elements = 0;
        front = 0;
        end = -1;
    }

    /**
     * 插入数据
     * @param value
     */
    public void inser(long value){
        if(elements == 0){
            arr[++end] = value;
            elements++;
        }else{
            // 按某种规则进行比较,这里使用value的大小比较,按从小到大排序
            for(int i = elements-1;i>=0;i--){
                if(value<arr[i]){
                    arr[i+1] = arr[i];
                    arr[i] = value;
                }else{
                    arr[i+1] = value;
                    break;
                }
            }
            elements++;
            end++;
        }
    }

    /**
     * 删除数据
     * @return
     */
    public long remove(){
        elements--;
        return arr[front++];
    }

    /**
     * 查看数据,从对头查看
     * @return
     */
    public long peek(){
        return arr[front];
    }

    /**
     * 判断是否为空
     * @return
     */
    public boolean isEmpty(){
        return elements == 0;
    }

    public boolean isFull(){
        return elements == arr.length;
    }
}
AI 代码解读

四 总结

  1. 栈的特点是先进后出,栈只能查看栈顶的一个元素
  2. 队列的特点是先进先出,只能查看队头的一个元素
  3. 优先级队列插入一条元素,平均需要移动2/N个元素,因此插入的复杂度为O(N)
  4. 栈和队列,可以用数组实现,也可以用其他数据结构实现
  5. 栈和队列是为了完成某些工作,手动构造的数据结构

点关注、不迷路

如果觉得文章不错,欢迎关注点赞收藏,你们的支持是我创作的动力,感谢大家。

如果文章写的有问题,请不要吝啬,欢迎留言指出,我会及时核查修改

目录
打赏
0
0
0
0
8
分享
相关文章
232.用栈实现队列,225. 用队列实现栈
在232题中,通过两个栈(`stIn`和`stOut`)模拟队列的先入先出(FIFO)行为。`push`操作将元素压入`stIn`,`pop`和`peek`操作则通过将`stIn`的元素转移到`stOut`来实现队列的顺序访问。 225题则是利用单个队列(`que`)模拟栈的后入先出(LIFO)特性。通过多次调整队列头部元素的位置,确保弹出顺序符合栈的要求。`top`操作直接返回队列尾部元素,`empty`判断队列是否为空。 两题均仅使用基础数据结构操作,展示了栈与队列之间的转换逻辑。
栈区的非法访问导致的死循环(x64)
这段内容主要分析了一段C语言代码在VS2022中形成死循环的原因,涉及栈区内存布局和数组越界问题。代码中`arr[15]`越界访问,修改了变量`i`的值,导致`for`循环条件始终为真,形成死循环。原因是VS2022栈区从低地址到高地址分配内存,`arr`数组与`i`相邻,`arr[15]`恰好覆盖`i`的地址。而在VS2019中,栈区先分配高地址再分配低地址,因此相同代码表现不同。这说明编译器对栈区内存分配顺序的实现差异会导致程序行为不一致,需避免数组越界以确保代码健壮性。
21 0
栈区的非法访问导致的死循环(x64)
java实现队列数据结构代码详解
本文详细解析了Java中队列数据结构的实现,包括队列的基本概念、应用场景及代码实现。队列是一种遵循“先进先出”原则的线性结构,支持在队尾插入和队头删除操作。文章介绍了顺序队列与链式队列,并重点分析了循环队列的实现方式以解决溢出问题。通过具体代码示例(如`enqueue`入队和`dequeue`出队),展示了队列的操作逻辑,帮助读者深入理解其工作机制。
107 1
|
5月前
|
STL——栈和队列和优先队列
通过以上对栈、队列和优先队列的详细解释和示例,希望能帮助读者更好地理解和应用这些重要的数据结构。
78 11
☀☀☀☀☀☀☀有关栈和队列应用的oj题讲解☼☼☼☼☼☼☼
### 简介 本文介绍了三种数据结构的实现方法:用两个队列实现栈、用两个栈实现队列以及设计循环队列。具体思路如下: 1. **用两个队列实现栈**: - 插入元素时,选择非空队列进行插入。 - 移除栈顶元素时,将非空队列中的元素依次转移到另一个队列,直到只剩下一个元素,然后弹出该元素。 - 判空条件为两个队列均为空。 2. **用两个栈实现队列**: - 插入元素时,选择非空栈进行插入。 - 移除队首元素时,将非空栈中的元素依次转移到另一个栈,再将这些元素重新放回原栈以保持顺序。 - 判空条件为两个栈均为空。
|
6月前
|
【C++数据结构——栈与队列】顺序栈的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】
本关任务:编写一个程序实现顺序栈的基本运算。开始你的任务吧,祝你成功!​ 相关知识 初始化栈 销毁栈 判断栈是否为空 进栈 出栈 取栈顶元素 1.初始化栈 概念:初始化栈是为栈的使用做准备,包括分配内存空间(如果是动态分配)和设置栈的初始状态。栈有顺序栈和链式栈两种常见形式。对于顺序栈,通常需要定义一个数组来存储栈元素,并设置一个变量来记录栈顶位置;对于链式栈,需要定义节点结构,包含数据域和指针域,同时初始化栈顶指针。 示例(顺序栈): 以下是一个简单的顺序栈初始化示例,假设用C语言实现,栈中存储
299 77
|
6月前
|
C++
【C++数据结构——栈和队列】括号配对(头歌实践教学平台习题)【合集】
【数据结构——栈和队列】括号配对(头歌实践教学平台习题)【合集】(1)遇到左括号:进栈Push()(2)遇到右括号:若栈顶元素为左括号,则出栈Pop();否则返回false。(3)当遍历表达式结束,且栈为空时,则返回true,否则返回false。本关任务:编写一个程序利用栈判断左、右圆括号是否配对。为了完成本关任务,你需要掌握:栈对括号的处理。(1)遇到左括号:进栈Push()开始你的任务吧,祝你成功!测试输入:(()))
158 7
|
6月前
|
【C++数据结构——栈与队列】环形队列的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】
【数据结构——栈与队列】环形队列的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】初始化队列、销毁队列、判断队列是否为空、进队列、出队列等。本关任务:编写一个程序实现环形队列的基本运算。(6)出队列序列:yzopq2*(5)依次进队列元素:opq2*(6)出队列序列:bcdef。(2)依次进队列元素:abc。(5)依次进队列元素:def。(2)依次进队列元素:xyz。开始你的任务吧,祝你成功!(4)出队一个元素a。(4)出队一个元素x。
217 13
【C++数据结构——栈与队列】环形队列的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】
|
6月前
|
【C++数据结构——栈与队列】链栈的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】
本关任务:编写一个程序实现链栈的基本运算。开始你的任务吧,祝你成功!​ 相关知识 初始化栈 销毁栈 判断栈是否为空 进栈 出栈 取栈顶元素 初始化栈 概念:初始化栈是为栈的使用做准备,包括分配内存空间(如果是动态分配)和设置栈的初始状态。栈有顺序栈和链式栈两种常见形式。对于顺序栈,通常需要定义一个数组来存储栈元素,并设置一个变量来记录栈顶位置;对于链式栈,需要定义节点结构,包含数据域和指针域,同时初始化栈顶指针。 示例(顺序栈): 以下是一个简单的顺序栈初始化示例,假设用C语言实现,栈中存储整数,最大
109 9
在C语言中,数据结构是构建高效程序的基石。本文探讨了数组、链表、栈、队列、树和图等常见数据结构的特点、应用及实现方式
在C语言中,数据结构是构建高效程序的基石。本文探讨了数组、链表、栈、队列、树和图等常见数据结构的特点、应用及实现方式,强调了合理选择数据结构的重要性,并通过案例分析展示了其在实际项目中的应用,旨在帮助读者提升编程能力。
184 5
AI助理

你好,我是AI助理

可以解答问题、推荐解决方案等