《栈和队列栈》课件

《栈和队列栈》ppt课件•栈的定义和特性•队列的定义和特性目录•栈和队列的比较•栈和队列的实现方式•栈和队列的常见问题•栈和队列的案例分析01栈的定义和特性栈的定义01栈是一种特殊的线性数据结构，遵循后进先出（LIFO）原则02它只允许在固定的一端进行元素的插入和删除操作，通常称为栈顶03栈中的元素按照先进后出（FILO）的顺序排列栈的特性先进后出（FILO）01栈中的元素只能从一端（通常称为栈顶）进出，遵循后进先出的原则有限制性02栈的大小是有限的，一旦栈满，无法再插入新元素，需要先删除一些元素才能继续操作动态性03栈可以动态地添加和删除元素，以满足程序的需求栈的应用场景括号匹配在编程中，括号匹配问题可以使用栈来解决，通过检查输入的括号是否匹配，可以判断代码是否有效表达式求值在计算表达式的值时，可以使用栈来存储中间结果，以便在需要时进行计算深度优先搜索（DFS）在图算法中，可以使用栈来实现深度优先搜索，通过不断压入节点并弹出已访问过的节点，可以遍历图中的所有节点02队列的定义和特性队列的定义队列是一种特殊的线性表，只允许在表的前端（front）进行删除操作，在表的后端（rear）进行插入操作队列中的元素遵循先进先出（FIFO）的原则，最早进入队列的元素将最先出队队列的特性有界性队列有一定的容量限制，当队列满时无法再插入新元素线性结构队列中的元素按照先进先出的顺序排列，遵循线性结构的特点先进先出队列中的元素按照进入队列的顺序出队，先进入队列的元素将最先出队队列的应用场景01任务调度在任务调度中，可以使用队列来管理待处理的任务，按照先进先出的原则进行任务调度02缓存系统在缓存系统中，可以使用队列来管理缓存项，当缓存满时，最早进入缓存的项将被淘汰03网络通信在网络通信中，可以使用队列来管理网络数据包，按照先进先出的原则进行数据包的发送和接收03栈和队列的比较入栈和入队操作比较入栈操作先进后出，元素只能从一端（称为栈顶）添加入队操作先进先出，元素从一端（称为队尾）添加出栈和出队操作比较出栈操作只能从栈顶删除元素，遵循后进先出的原则出队操作从队尾删除元素，遵循先进先出的原则栈和队列的使用选择栈适用于需要后进先出操作的数据结构，如函数调用堆栈、括号匹配等队列适用于需要先进先出操作的数据结构，如任务调度、打印任务队列等04栈和队列的实现方式数组实现方式总结词简单明了，空间利用率低详细描述使用数组实现栈和队列，操作简单明了，时间复杂度为O1，但是空间利用率较低，因为数组的大小是固定的，如果数据量较大，可能需要频繁扩容链表实现方式总结词空间利用率高，插入和删除操作复杂详细描述使用链表实现栈和队列，空间利用率较高，因为可以动态地添加或删除节点但是，插入和删除操作相对复杂，时间复杂度为On循环链表实现方式总结词空间利用率高，插入和删除操作简单详细描述使用循环链表实现栈和队列，空间利用率较高，可以动态地添加或删除节点同时，插入和删除操作相对简单，时间复杂度为O1但是需要注意头尾相接的问题，需要特别处理05栈和队列的常见问题栈溢出问题栈溢出问题当栈的大小固定，而程序中向栈中压入元素的操作过多，导致栈空间不足，无法再继续压入元素时，就会发生栈溢出解决方案可以通过增加栈的大小或者优化程序来避免栈溢出问题的发生队列溢出问题队列溢出问题当队列的大小固定，而程序中向队列中入队元素的操作过多，导致队列空间不足，无法再继续入队元素时，就会发生队列溢出解决方案可以通过增加队列的大小或者优化程序来避免队列溢出问题的发生栈和队列的效率问题效率问题在某些情况下，使用栈或队列可能会影响程序的效率，例如在使用循环队列进行出队操作时，如果队头元素被频繁移除，可能会导致效率低下解决方案可以通过选择合适的算法和数据结构来提高程序的效率，例如使用循环数组实现循环队列，以提高出队操作的效率06栈和队列的案例分析案例一括号匹配问题总结词详细描述通过栈实现括号匹配的判断利用栈的数据结构特性，依次扫描字符串中的括号，遇到左括号则压入栈中，遇到VS右括号则检查栈顶元素是否与之匹配，若匹配则弹出栈顶元素，否则说明括号不匹配最后判断栈是否为空，若为空则说明所有括号都匹配，否则不匹配案例二迷宫求解问题总结词详细描述利用队列实现广度优先搜索求解迷宫将迷宫的入口和出口分别标记为起点和终点，使用队列进行广度优先搜索将起点入队，然后依次出队并访问相邻的未访问过的格子，如果相邻格子可达终点则返回路径，否则将相邻格子标记为已访问并入队重复上述过程直到队列为空案例三二叉树的深度优先遍历总结词详细描述利用栈实现二叉树的深度优先遍历利用栈的数据结构特性，依次访问二叉树的节点，对于每个节点，先将其入栈，然后依次出栈并访问节点，同时处理节点的左右子节点对于左子节点，将其压入栈中；对于右子节点，直接访问重复上述过程直到栈为空THANKS感谢观看。