數據結構--棧與隊列
一.順序棧的實現
A.棧的定義
1.棧是一種特殊的線性表
2.棧僅能在線性表的一端進行操作
a.棧頂：允許操作的一端
b.棧底：不允許操作的一端
B.棧的特性
後進先出(圖示)
C.棧的操作
1.創建棧
2.銷毀棧
3.清空棧
4.進棧
5.出棧
6.獲取棧頂元素
7.獲取棧的大小
D.棧的實現
template <typename T> class Stack:public Object { public: virtual void push(const T&e)=0;//入棧的操作 virtual void pop()=0;//出棧的操作 virtual T top()const =0;//棧頂元素 virtual void clear()=0;//清除 virtual int size()const=0;//棧的大小 };
棧的順序實現
E.StaticStack設計要點
類模板：
1.使用原生數組作為棧的存儲空間
2.使用模板參數決定棧的最大容量
部分代碼如下
template <typename T,int N> class StaticStack:public Stack<T> { protected: T m_space[N];//棧的存儲空間 int m_top;//棧頂標識 int m_size;//當前棧的大小 public: StaticStack();//初始化成員變量 int capacity()const; //.............. }
完整實現代碼
#include "Stack.h" #include "Exception.h" namespace MyLib { template<typename T,int N> class StaticStack: public Stack<T> { protected: T m_space[N];//棧存儲空間 int m_top;//棧頂元素標識 int m_size;//表示當前棧裏面的數據個數 public: StaticStack()//構造函數初始化成員 { m_top=-1; m_size=0; } int capacity()const { return N;//返回最大存儲量 } void push(const T &e) {//入棧的操作 if(m_size<N) { m_space[m_top+1]=e; m_top++; m_size++; } else { THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException,"..."); } } void pop() { if(m_size>0) {//出棧的操作 m_top--; m_size--; } else { THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException,"..."); } } T top() const { if(m_size>0) { return m_space[m_top]; } else { THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException,"..."); } } void clear() { m_top=-1; m_size=0; } int size()const { return m_size; } }; }
二.鏈式棧的實現
A.鏈式棧的設計要點
1.類模板，抽象類Stack的直接子類
2.在內部組合使用LinkList類，實現類的鏈式存儲
3.知道單鏈表成員對象的頭部進行操作
代碼實現如下
#include "Stack.h"
#include "LinkList.h"
namespace MyLib
{
template <typename T>
class LinkStack:public Stack<T>
{
protected:
LinkList<T>m_list;
public:
void push(const T&e)
{
m_list.insert(0,e);
}
void pop()
{
if(m_list.length()>0)
{
m_list.remove(0);
}
else
{
THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException,"...");
}
}
T top() const
{
if(m_list.length()>0)
{
return m_list.get(0);
}
else
{
THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException,"...");
}
}
void clear()
{
m_list.clear();
}
int size() const
{
return m_list.length();
}
};
}二.隊列
一.順序隊列的實現
A.隊列的特性
1.先進先出
2.隊列是一種特殊的線性表
3.隊列僅能在線性表的兩端進行操作
a.隊頭：取出數據元素的一端
b.隊尾：插入數據元素的一端
B.隊列的操作
1.創建隊列
2.銷毀隊列
3.情空隊列
4.進隊列
5.出隊列
6.獲取隊頭元素
7.獲取隊列的長度
C.隊列的實現
template <typename T>
class Queue:public Object
{
public:
virtual void add(const T&e)=0;
virtual void remove()=0;
virtual T front()const=0;
virtual void clear()=0;
virtual int length()const=0;
};隊列的順序實現
D.StaticQueue設計要點
類模板
1.使用原生數組作為隊列的存儲空間
2.使用模板參數決定隊列的最大容量
template<typename T,int N>
class StaticQueue:public Queue<T>
{
protected:
T m_space[N];//隊列存儲空間
int m_front;//隊頭元素
int m_rear;//隊尾元素
int m_length;//隊列的長度
public:
StaticQueue();//初始化成員變量
int capacity()const;
//....StaticQueue實現要點(循環計數法)
1.關鍵操作
進隊列：m_space[m_rear]=e;m_rear=(m_rear+1)%N
出隊列：m_front=(m_front+1)%N
2.隊列的狀態
隊空:(m_length==0)&&(m_front==m_rear)
隊滿:(m_length==N)&&(m_front==m_rear)
實現代碼如下：
#include "Queue.h"
#include "Exception.h"
//根據存儲空間的分配方式可以分為使用原生數組實現的靜態隊列和使用動態分配的堆空間實現的動態隊列。
namespace MyLib
{
template <typename T,int N>
class StaticQueue:public Queue<T>
{
protected:
T m_space[N];//隊列的存儲空間
int m_front;//隊頭元素的標識
int m_rear;//隊尾元素的標識
int m_length;//隊列長度
public:
StaticQueue()
{//初始化成員為0
m_length=0;
m_front=0;
m_rear=0;
//m_space[N]=0;
}
int capacity()const
{
return N;
}
void add(const T&e)
{
if(m_length<N)
{
m_space[m_rear]=e;
m_rear=(m_rear+1)%N;
m_length++;
}
else
{
THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException,"...");
}
}
void remove()
{
if(m_length>0)
{
m_front=(m_front+1)%N;
m_length--;
}
else
{
THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException,"...");
}
}
T front()const
{
if(m_length>0)
{
return m_space[m_front];
}
else
{
THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException,"...");
}
}
void clear()
{
m_front=0;
m_rear=0;
m_length=0;
}
int length()const
{
return m_length;
}
};
}二.隊列的鏈式存儲實現
A.鏈式隊列的設計要點
1.類模板，抽象父類Queue的直接子類
2.在內部使用鏈式結構實現元素的存儲
3.只在鏈表的頭部和尾部進程操作
完整的實現代碼如下
#include "Queue.h"
#include "LinkList.h"
#include <iostream>
using namespace std;
namespace MyLib
{
template<typename T>
class LinkQueue:public Queue<T>
{
protected:
LinkList<T>m_list;
public:
LinkQueue()
{
}
void add(const T&e)
{
m_list.insert(e);
}
void remove()
{
if(m_list.length()>0)
{
m_list.remove(0);
}
else
{
THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException,"...");
}
}
T front() const
{
if(m_list.length()>0)
{
return m_list.get(0);
}
else
{
THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException,"...");
}
}
void clear()
{
m_list.clear();
}
int length() const
{
return m_list.length();
}
};
}小結：
1.棧是一種特殊的線性表
2.棧只允許在線性表的一端進行操作
3.StaticStack使用原生數組作為內部存儲空間
4.StaticStack的最大容量由模板參數決定
5.鏈式棧的實現組合使用了單鏈表的對象
6.在單鏈表的頭部進行操作能夠實現高效的入棧和出棧操作
7.是一種特殊的線性表，具有先進先出的特性
8.隊列只允許在線性表的兩端進行操作，一端進，一端出
9.StaticQueue使用原生數組作為內部存儲空間
10.StaticQueue的最大容量由模板參數決定
11.StaticQueue采用循環計數法提高隊列操作的效率
數據結構--棧與隊列