算法基礎(chǔ)——棧與隊(duì)列

一、棧 (Stack)

定義:棧是限定在表尾進(jìn)行插入和刪除操作的線性表幕随。

  • 棧的插入操作蚁滋,叫作進(jìn)棧,也叫壓棧赘淮、入棧枢赔。
  • 棧的刪除操作,叫作出棧拥知,也叫彈棧踏拜。
  • 后出先進(jìn)的方式處理集合
1.常用API:
  • Count : 返回元素個(gè)數(shù);
  • Push() : 入棧的方法低剔;
  • Pop() : 出棧的方法速梗,并在該隊(duì)列中刪除該元素肮塞;
    如果在調(diào)用Dequeue()方法時(shí),隊(duì)列中沒有元素姻锁,就會(huì)拋出異常
  • Peek() : 讀取一個(gè)元素枕赵,但不刪除它。
2.棧的應(yīng)用——遞歸
  • 斐波那契數(shù)列——兔子繁殖問題
    數(shù)學(xué)函數(shù)定義:
  • 遞歸定義——把一個(gè)直接調(diào)用自己或通過(guò)一系列調(diào)用語(yǔ)句間接調(diào)用自己的函數(shù)位隶,稱作遞歸函數(shù)拷窜。
3.棧的應(yīng)用——四則運(yùn)算表達(dá)式求值
  • 后綴(逆波蘭)表示法定義——一種不需要括號(hào)的后綴表達(dá)法
    例:9+(3-1)×3+10÷2,后綴表達(dá):9 3 1 - 3 * + 10 2 / +
    (1) 初始化一個(gè)空棧涧黄;
    (2) 后綴表達(dá)式篮昧,前三個(gè)都是數(shù)字,9笋妥、3懊昨、1進(jìn)棧;


(3) 第四個(gè)是 - 春宣,1作為減數(shù)酵颁,3作為被減數(shù),運(yùn)算3-1 = 2 月帝,將2進(jìn)棧躏惋;
(4) 接著是數(shù)字 3 進(jìn)棧;


(5) 后面是 * 嚷辅,意味著3其掂,2出棧并相乘,得到6進(jìn)棧潦蝇;
(6) 接著是 + 款熬,6、9出棧相加攘乒,得到15贤牛,15進(jìn)棧;

(7) 接著是10则酝、2進(jìn)棧殉簸;
(8) 后面是 / ,10沽讹、2出棧相除般卑,得到5并進(jìn)棧;

(9)最后是 + 爽雄,15蝠检,5出棧相加,得到20挚瘟;

  • 中綴表達(dá)式轉(zhuǎn)后綴——標(biāo)準(zhǔn)的四則運(yùn)算表達(dá)式即為中綴表達(dá)式
    例如:9+(3-1)×3+10÷2轉(zhuǎn)化為后綴表達(dá)式 9 3 1 - 3 * + 10 2 / +
    (1) 初始化一個(gè)空棧叹谁;

(2) 第一個(gè)字符是9饲梭,輸出9,后面是符號(hào) +焰檩,進(jìn)棧憔涉;
(3) 第三個(gè)是( ,是左括號(hào)析苫,未配對(duì)兜叨,進(jìn)棧;
(4) 第四個(gè)字符是 3衩侥,輸出国旷,總表達(dá)式為9 3,接著是 -顿乒,進(jìn)棧议街;


(5) 接下來(lái)是 1泽谨,輸出璧榄,總表達(dá)式為9 3 1 ,后面符號(hào)是 )吧雹。此時(shí)需要去匹配此前的 ( 骨杂,所以棧頂依次出棧,并輸出雄卷,直到( 出棧為止搓蚪;輸出表達(dá)式為 9 3 1 - ;
(6) 接著是數(shù)字3丁鹉,輸出妒潭,總表達(dá)式為9 3 1 - 3;緊接著是 × 揣钦,因?yàn)榇藭r(shí)棧頂符號(hào)為 + 雳灾,優(yōu)先級(jí)低于 ×,所以不輸出冯凹;*進(jìn)棧谎亩;

(7) 之后是符號(hào) +,此時(shí)當(dāng)前棧頂元素 * 比這個(gè) + 的優(yōu)先級(jí)高宇姚,因此棧中元素出棧并輸出匈庭,總表達(dá)式為 9 3 1 - 3 * + 。然后將當(dāng)符號(hào) + 進(jìn)棧浑劳,

二阱持、隊(duì)列 (Queue)

定義:只允許在一段進(jìn)行插入操作,另一端進(jìn)行刪除操作的線性表魔熏。

  • 隊(duì)列是一種先進(jìn)先出的線性表紊选。
  • 允許插入的一端叫做隊(duì)尾啼止,允許刪除的一端叫做隊(duì)頭。
1.常用API
  • Count : 返回隊(duì)列中的元素個(gè)數(shù)兵罢;
  • Enqueue() : 在隊(duì)列的尾端添加一個(gè)元素献烦;
  • Dequeue() : 在隊(duì)列的頭部添加一個(gè)元素,并在該隊(duì)列中刪除該元素卖词;
    如果在調(diào)用Dequeue()方法時(shí)巩那,隊(duì)列中沒有元素,就會(huì)拋出一個(gè)異常此蜈;
  • Peek() : 在隊(duì)列頭部讀取一個(gè)元素即横,但不刪除它。
2.循環(huán)隊(duì)列
  • 隊(duì)列順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)裆赵。
  • 循環(huán)隊(duì)列定義——把隊(duì)列頭尾相接的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)稱為循環(huán)隊(duì)列东囚。
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