栈和队列浅析

1. 栈的定义

栈是一种特殊的线性表。其特殊性在于限定插入和删除数据元素的操作只能在线性表的一端进行


结论:后进先出(Last In First Out),简称为LIFO线性表。结论:后进先出(Last In First Out),简称为LIFO线性表。

栈的基本运算有六种:

构造空栈:InitStack(S)、

判栈空: StackEmpty(S)、

判栈满: StackFull(S)、

进栈: Push(S,x)、可形象地理解为压入,这时栈中会多一个元素

退栈: Pop(S) 、 可形象地理解为弹出,弹出后栈中就无此元素了。

取栈顶元素:StackTop(S),不同与弹出,只是使用栈顶元素的值,该元素仍在栈顶不会改变。

由于栈也是线性表,因此线性表的存储结构对栈也适用,通常栈有顺序栈和链栈两种存储结构,这两种存储结构的不同,则使得实现栈的基本运算的算法也有所不同。

我们要了解的是,在顺序栈中有"上溢"和"下溢"的概念。顺序栈好比一个盒子,我们在里头放了一叠书,当我们要用书的话只能从第一本开始拿(你会把盒子翻过来吗?真聪明^^),那么当我们把书本放到这个栈中超过盒子的顶部时就放不下了(叠上去的不算,哼哼),这时就是"上溢","上溢"也就是栈顶指针指出栈的外面,显然是出错了。反之,当栈中已没有书时,我们再去拿,看看没书,把盒子拎起来看看盒底,还是没有,这就是"下溢"。"下溢"本身可以表示栈为空栈,因此可以用它来作为控制转移的条件。

链栈则没有上溢的限制,它就象是一条一头固定的链子,可以在活动的一头自由地增加链环(结点)而不会溢出,链栈不需要在头部附加头结点,因为栈都是在头部进行操作的,如果加了头结点,等于要在头结点之后的结点进行操作,反而使算法更复杂,所以只要有链表的头指针就可以了。

栈的基本运算有六种:

构造空栈:InitStack(S)、

判栈空: StackEmpty(S)、

判栈满: StackFull(S)、

进栈: Push(S,x)、可形象地理解为压入,这时栈中会多一个元素

退栈: Pop(S) 、 可形象地理解为弹出,弹出后栈中就无此元素了。

取栈顶元素:StackTop(S),不同与弹出,只是使用栈顶元素的值,该元素仍在栈顶不会改变。

由于栈也是线性表,因此线性表的存储结构对栈也适用,通常栈有顺序栈和链栈两种存储结构,这两种存储结构的不同,则使得实现栈的基本运算的算法也有所不同。

我们要了解的是,在顺序栈中有"上溢"和"下溢"的概念。顺序栈好比一个盒子,我们在里头放了一叠书,当我们要用书的话只能从第一本开始拿(你会把盒子翻过来吗?真聪明^^),那么当我们把书本放到这个栈中超过盒子的顶部时就放不下了(叠上去的不算,哼哼),这时就是"上溢","上溢"也就是栈顶指针指出栈的外面,显然是出错了。反之,当栈中已没有书时,我们再去拿,看看没书,把盒子拎起来看看盒底,还是没有,这就是"下溢"。"下溢"本身可以表示栈为空栈,因此可以用它来作为控制转移的条件。

链栈则没有上溢的限制,它就象是一条一头固定的链子,可以在活动的一头自由地增加链环(结点)而不会溢出,链栈不需要在头部附加头结点,因为栈都是在头部进行操作的,如果加了头结点,等于要在头结点之后的结点进行操作,反而使算法更复杂,所以只要有链表的头指针就可以了。

2.1 队列定义

队列(Queue)也是一种运算受限的线性表,它的运算限制与栈不同,是两头都有限制,插入只能在表的一端进行(只进不出),而删除只能在表的另一端进行(只出不进),允许删除的一端称为队尾(rear),允许插入的一端称为队头 (Front)

,队列的操作原则是先进先出的,所以队列又称作FIFO表(First In First Out)

队列的基本运算也有六种:

置空队 :InitQueue(Q)

判队空: QueueEmpty(Q)

判队满: QueueFull(Q)

入队 : EnQueue(Q,x)

出队 : DeQueue(Q)

取队头元素: QueueFront(Q),不同与出队,队头元素仍然保留。

队列也有顺序存储和链式存储两种存储结构,前者称顺序队列,后者为链队。

对于顺序队列,我们要理解"假上溢"的现象。

我们现实中的队列比如人群排队买票,队伍中的人是可以一边进去从另一头出来的,除非地方不够,总不会有"溢出"的现象,相似地,当队列中元素完全充满这个向量空间时,再入队自然就会上溢,如果队列中已没有元素,那么再要出队也会下溢。

那么"假上溢"就是怎么回事呢?

因为在这里,我们的队列是存储在一个向量空间里,在这一段连续的存储空间中,由一个队列头指针和一个尾指针表示这个队列,当头指针和尾指针指向同一个位置时,队列为空,也就是说,队列是由两个指针中间的元素构成的。在队列中,入队和出队并不是象现实中,元素一个个地向前移动,走完了就没有了,而是指针在移动,当出队操作时,头指针向前(即向量空间的尾部)增加一个位置,入队时,尾指针向前增加一个位置,在某种情况下,比如说进一个出一个,两个指针就不停地向前移动,直到队列所在向量空间的尾部,这时再入队的话,尾指针就要跑到向量空间外面去了,仅管这时整个向量空间是空的,队列也是空的,却产生了"上溢"现象,这就是假上溢。

为了克服这种现象造成的空间浪费,我们引入循环向量的概念,就好比是把向量空间弯起来,形成一个头尾相接的环形,这样,当存于其中的队列头尾指针移到向量空间的上界(尾部)时,再加1的操作(入队或出队)就使指针指向向量的下界,也就是从头开始。这时的队列就称循环队列。

通常我们应用的大都是循环队列。由于循环的原因,光看头尾指针重叠在一起我们并不能判断队列是空的还是满的,这时就需要处理一些边界条件,以区别队列是空还是满。方法至少有三种,一种是另设一个布尔变量来判断(就是请别人看着,是空还是满由他说了算),第二种是少用一个元素空间,当入队时,先测试入队后尾指针是不是会等于头指针,如果相等就算队已满,不许入队。第三种就是用一个计数器记录队列中的元素的总数,这样就可以随时知道队列的长度了,只要队列中的元素个数等于向量空间的长度,就是队满。

2.2 队列的顺序存储


3.栈和队列的实现:.pop, .push, .shift和 .unshift

每个人都知道.push可以再数组末尾添加元素,但是你知道可以使用[].push(‘a’, ‘b’, ‘c’, ‘d’, ‘z’)一次性添加多个元素吗?

.pop 方法是.push 的反操作,它返回被删除的数组末尾元素。如果数组为空,将返回void 0 (undefined),使用.pop和.push可以创建LIFO (last in first out)栈。

view source

print?

01functionStack () {

02this._stack = []

03}

04Stack.prototype.next =function() {

05returnthis._stack.pop()

06}

07Stack.prototype.add =function() {

08returnthis._stack.push.apply(this._stack, arguments)

09}

10stack =newStack()

11stack.add(1,2,3)

12stack.next()

13// <- 3

14相反,可以使用.shift和 .unshift创建FIFO (firstinfirst out)队列。

15

16functionQueue () {

17this._queue = []

18}

19Queue.prototype.next =function() {

20returnthis._queue.shift()

21}

22Queue.prototype.add =function() {

23returnthis._queue.unshift.apply(this._queue, arguments)

24}

25queue =newQueue()

26queue.add(1,2,3)

27queue.next()

28// <- 1

29Using .shift (or .pop) is an easy way to loop through a set of array elements,whiledraining the arrayinthe process.

30list = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]

31while(item = list.shift()) {

32console.log(item)

33}

34list

35// <- []

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 199,519评论 5 468
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 83,842评论 2 376
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 146,544评论 0 330
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 53,742评论 1 271
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 62,646评论 5 359
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,027评论 1 275
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,513评论 3 390
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,169评论 0 254
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,324评论 1 294
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,268评论 2 317
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,299评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 32,996评论 3 315
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,591评论 3 303
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,667评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 30,911评论 1 255
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,288评论 2 345
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 41,871评论 2 341

推荐阅读更多精彩内容