栈和队列&前缀,中缀,后缀

 1.堆和栈的区别?

  (1)栈内存操作系统来分配堆内存由程序员自己来分配
  (2)栈有系统自动分配,只要栈 剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。

2.栈(线性表)

  仅限于在栈顶进行插入和删除操作。

  一般用top变量来指示栈顶元素在数组中的位置。top=0,表示栈中存在一个元素。top=-1,表示空栈。这样就是栈底层实现是数组(类似于线性表的顺序存储)

  也可以用链式存储,叫做栈的链式存储,链栈

  进栈操作:(假设新结点是s)

       s->next=S->top;//把当前(S->top)的栈顶元素赋值给新元素的直接后继(s->next)

       S->top=s;//把新的结点s赋值给栈顶指针

  出栈操作:(假设p用来存储要删除的栈顶结点)

        p=S->top;//把栈顶结点赋值给p

        S->top=S->top>next;//使得栈顶指针下移一位,指向后一结点。

  栗子1:若一序列进栈顺序为e1,e2,e3,e4,e5,问存在多少种可能的出栈序列()

      f(n) = f(0)*f(n-1) + f(1)*f(n-2) + ... + f(n-1)*f(0),其中f(0)=1,f(1)=1,f(2)=2,f(3)=5

      f(5)=f(0)*f(4)+ f(1)*f(3) + f(2)*f(2) + f(3)*f(1) + f(4)*f(1) =42

   

 

  栗子2:

  若栈采用链式存储结构,则:

  不需要判断栈满但需要判断栈空

  栗子3:  

  下列数据结构具有记忆功能的是?C

  A.队列

  B.循环队列

  C.栈

   D.顺序表
   解释:
  栈的特点是FILO,后进栈的先出栈,所以你对一个栈进行出栈操作,出来的元素肯定是你最后存入栈中的元素,所以栈有记忆功能。
  而队列是先进先出,你取队列的第一个元素,得到的是你最先存入队列的元素,而不是上一个存入队列的元素,所以队列没有记忆功能。
  
可以用浏览网页的情况来理解,我们在浏览第一个网页A,点网页里的一个标题,进入网页B,再在网页B里点击一个标题,进入网页C,这时连续按后退退回网页A,这说明浏览网页有记忆功能,栈的原理跟这差不多,所以说它有记忆功能,自己再想象一下

  栗子4:

package mianshiti;
import java.util.*;
public class Stacks {
	static String[] months={"January","February","March","April","May","June","July","August",
		"September","October","November","December"};
	
	public static void main(String[] args) {
		Stack stk=new Stack();
		for(int i=0;i<months.length;i++){
			stk.push(months[i]+"");
		}
		System.out.println("stk="+stk);
		stk.addElement("The last line");//在末尾添加元素
		System.out.println("element 5="+stk.elementAt(5));
		System.out.println("popping elements:");
		while(!stk.empty())
			System.out.println(stk.pop());	
	}
}

  栗子5栈底层实现是数组

MyStack
package cn.itcast;

public class MyStack {
    //底层实现是一个数组
    private long[] arr;
    private int top;//设置栈顶
    /*
     * 默认构造函数*/
    public MyStack(){
        arr=new long[10];
        top=-1;  //空栈top=-1,用top变量来指示栈顶元素在数组中的位置。当栈中存在一个元素时,top=1
    }
    /*
     * 带参数的构造方法,参数为数组初始化大小*/
    public MyStack(int maxsize){
        arr=new long[maxsize];
        top=-1;
    }

    /*添加数据*/
    public void push(int value){
        arr[++top]=value;//首先要对top进行递增,因为初始的top为-1
    }

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

    /*查找数据*/
    public long peek(){
        return arr[top];
    }

    /*判断是否为空*/
    public boolean isEmpty(){
        return top==-1;
    }

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

TestMyStack

package cn.itcast;

public class TestMyStack {

    public static void main(String[] args) {
        MyStack ms=new MyStack(4);//初始值为4,里面能存放4个数,调用带参数的构造函数的
        ms.push(23);
        ms.push(12);
        ms.push(1);
        ms.push(90);
        System.out.println(ms.isEmpty());
        System.out.println(ms.isFull());
        System.out.println(ms.peek());//查找栈顶元素

        while(!ms.isEmpty()){
            System.out.print(ms.pop()+",");
        }
        System.out.println(ms.isEmpty());
        System.out.println(ms.isFull());
    }

}

3.栈的应用

  后缀,中缀,前缀,三种表达式

  求中缀表达式转为后缀表达式的简单方法:
    * 将中缀表达式中所有的子表达式按计算规则用嵌套括号括起来
    ** 顺序将每对括号中的运算符移到相应的括号的后面
    *** 删除所有的括号
 
例如,将中缀表达式8-(3+5)*(5-6/2)转换成后缀表达式
执行第一步后为:8-(3+5)*5-6/2
执行第二步后为:8(35)+562)/)-*)-

执行第三步后为:8 3 5 +5 6 2 / - * -

  中缀表达式转换为前缀表达式的简单方法:就是把运算符移到相应的括号前面

例如:a+b*c-(d+e)

 执行第一步后为:((a+(b*c))-(d+e))

 执行第二步后为:-(+(a*(bc))+ (de))

 执行第三步后为:-+a*bc+de

  后缀转中缀

  规则:从左到右遍历表达式的每个数字和符号,遇到数字就进栈,遇到是符号,就将处于栈顶两个数字出栈,进行运算运算结果进栈,一直到最终获得结果。

  后缀式 ab+cd+/可用表达式( )来表示( a+b)/(c+d)

  过程如下:
  a入栈
  b入栈
  遇到+号,取栈里的两个操作数,即a和b,计算a+b,结果入栈
  c入栈
  d入栈
  遇到+号,取栈里的两个操作数,即c和d,计算c+d,结果入栈
  遇到/,取栈里的两个操作数,即(a+b)和(c+d),计算( a+b)/(c+d)

 4.队列

  只允许在一端进行插入操作,另一端进行删除操作的线性表

  允许插入的一端是队尾,允许删除的一端是队头

  所谓的入队列操作就是在队尾追加,不需要移动任何元素,时间复杂度是O(1)

  而出队则是在队头操作,所有的元素都得向前移动,以保证队列的队头不为空,时间复杂度是O(n)

  循环队列

  front指针指向队头元素,rear指针指向队尾元素的下一个位置。

  队列满的条件:

  (rear+1)%QueueSize==front;//QueueSizeb表示队列的最大尺寸

  取模%,就是防止最大下标位置越界。如:rear+1=59+1=60,而数组中最大下标是59而无60,这样取余(取模)就可以避免此类问题。

  计算队列长度的公式:

  (rear-front+QueueSize)%QueueSize

  栗子1:

  设有一个用数组Q[1..m]表示的环形队列,约定f为当前队头元素在数组中的位置,r为队尾元素的后一位置(按顺时针方向),若队列非空,则计算队列中元素个数的公式应为()

  (m+r-f) mod m

  栗子2:

  若以1234作为双端队列的输入序列,则既不能由输入受限的双端队列得到,也不能由输出受限的双端队列得到的输出序列是(C)  

    A.1234

    B.4132

    C.4231

    D.4213

   解释:双端队列是一种同时具有队列和栈的性质的一种数据结构,在队列的两头都可以进行插入和删除的操作;

  输入受限的双端队列是指只能从队列一端输入可以从两端输出的双端队列

  同理,输出受限的双端队列是指只能从队列一端输出,可以从两端输入的双端队列;

  如果双端队列允许从一端输入,从一端输出,则是普通的队列,如果双端队列只允许从一端输入和输出则是栈。

   
  
 
/*添加数据,从队尾插入
     * */
    public void insert(long value){
        arr[++end]=value;
        elements++;
    }

    /*
     * 删除数据,从队头删除
     * */
    public long remove(){
        elements--;
        return arr[front++];
    }  
    发生了角标越界,是因为在end不断的增加,当再增加一个元素的时候,end又加1了,这样就越界了。
   所以要进行循环,就是end到队尾的时候,再变成end=-1
栗子:
MyCycleQueue
package cn.itcast;
/*列队类
 * */
public class MyCycleQueue {
    //底层使用数组
    private long[] arr;
    //有效数据的大小
    private int elements;
    //队头
    private int front;
    //队尾
    private int end; 

    /*默认构造方法
     * */
    public  MyCycleQueue(){
        arr=new long[10];
        elements=0;
        front=0;
        end=-1;
    }

    /*
     * 带参数的构造方法,参数为数组的大小*/
    public  MyCycleQueue(int maxsize){
        arr=new long[maxsize];
        elements=0;
        front=0;
        end=-1;
    }

    /*添加数据,从队尾插入
     * */
    public void insert(long value){
        if(end==arr.length-1){//判断是否队满
            end=-1;
        }
        arr[++end]=value;
        elements++;
    }

    /*
     * 删除数据,从队头删除
     * */
    public long remove(){
        long value=arr[front++];//首先取得这个数,再将队头后移了一位
        if(front==arr.length){//判断队列是否为空
            front=0;
        }
        elements--;
        return value;
    }

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

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

    /*判断是否满了
     * */
    public boolean isFull(){
        return elements==arr.length;
    }
}

  

 
原文地址:https://www.cnblogs.com/GumpYan/p/5746643.html