该博客介绍了如何使用C++实现顺序栈和链式队列的基本操作，包括初始化、入栈、出栈、取栈顶元素、显示栈内容、入队、出队、显示队列内容等功能。通过示例代码展示了顺序栈和链式队列的完整操作流程，有助于理解栈的后进先出（LIFO）和队列的先进先出（FIFO）特性。
实验名称 栈和队列
实验目的：
1. 掌握栈的顺序表示和实现
2. 掌握队列的链式表示和实现
二、实验环境：
Visual C++
三、实验内容：
(写出主要的内容)
1. 编写一个程序实现顺序栈的各种基本运算。
2. 实现队列的链式表示和实现。
四、实验步骤
1．初始化顺序栈
2. 插入元素
3. 删除栈顶元素
4. 取栈顶元素
5. 遍历顺序栈
6. 置空顺序栈
7. 初始化并建立链队列
8. 入链队列
9. 出链队列
10. 遍历链队列
五、实现操作
1、栈的表示和实现
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#define ERROR 0
#define INFEASIBLE -1
#define OVERFLOW -2
typedef int StackElementType;
//----- 栈的顺序存储表示 -----
#define Stack_Size 100
#define STACKINCREMENT 10
typedef struct
{
StackElementType elem[Stack_Size]; //用来存放栈中元素的一维数组
int top; /*用来存放栈顶元素的下标，top为-1表示空栈*/
}SeqStack;
/*初始化顺序栈函数*/
void InitStack(SeqStack *S)
{
/*构造一个空栈S*/
S->top = -1;
}
/*判栈空*/
int IsEmpty(SeqStack *S) /*判断栈S为空栈时返回值为真，反之为假*/
{
return(S->top==-1?TRUE:FALSE);
}
/*入栈函数*/
int Push(SeqStack *S,StackElementType x)
{
//请完成本函数的功能
if(S->top==Stack_Size-1) return (FALSE);/*栈已满*/
S->top++;
S->elem[S->top] = x;
return (TRUE);
}
/*出栈函数*/
int Pop(SeqStack *S,StackElementType *x)
{
/* 将栈S的栈顶元素弹出，放到x所指的存储空间中 */
//请完成本函数的功能
if(S->top==-1)
return (FALSE);
else
{
*x = S->elem[S->top];
S->top--;
return (TRUE);
}
}
/*获取栈顶元素函数*/
int GetTop(SeqStack *S,StackElementType *x)
{
/* 将栈S的栈顶元素弹出，放到x所指的存储空间中，但栈顶指针保持不变 */
//请完成本函数的功能
if(S->top == -1)
return (FALSE);
else
{
*x = S->elem[S->top];
return (TRUE);
}
}
int StackDisplay(SeqStack *S){//显示栈S
int i = 0;
if(IsEmpty(S)){
printf("堆栈已空!\n");
return OK;
}
while( i<=S->top)
printf("[%d:%d]",++i,S->elem[i]);
printf("\n");
return OK;
}//StackDisplay
void main(){
SeqStack St;
int temp;
int flag=1,ch;
int e;
printf("本程序实现顺序结构的堆栈的操作。\n");
printf("可以进行入栈，出栈，取栈顶元素等操作。\n");
InitStack(&St); //初始化堆栈St
while(flag){
printf("请选择:\n");
printf("1.显示栈中所有元素 \n");
printf("2.入栈 \n");
printf("3.出栈 \n");
printf("4.取栈顶元素 \n");
printf("5.退出程序 \n");
scanf("%d",&ch);
switch(ch){
case 1:
StackDisplay(&St);
break;
case 2:
printf("请输入要入栈的元素(一个整数):");
scanf("%d",&e); //输入要入栈的元素
temp=Push(&St,e); //入栈
if(temp!=TRUE) printf("堆栈已满!入栈失败!\n");
else {
printf("成功入栈!\n"); //成功入栈
StackDisplay(&St);
}
break;
case 3:
temp=Pop(&St,&e); //出栈
if(temp==FALSE) printf("堆栈已空!\n");
else {
printf("成功出栈一个元素:%d\n",e); //成功出栈
StackDisplay(&St);
}
break;
case 4:
temp=GetTop(&St,&e); //取得栈顶元素
if(temp==FALSE) printf("堆栈已空!\n");
else printf("栈顶元素是:%d\n",e); //显示栈顶元素
break;
default:
flag=0;
printf("程序结束，按任意键退出!\n");
getchar();
}
}
}输入样例：
本程序实现顺序结构的堆栈的操作。
可以进行入栈，出栈，取栈顶元素等操作。
请选择:
1.显示栈中所有元素
2.入栈
3.出栈
4.取栈顶元素
5.退出程序
2
请输入要入栈的元素(一个整数):1
成功入栈!
[1:1]
请选择:
1.显示栈中所有元素
2.入栈
3.出栈
4.取栈顶元素
5.退出程序
2
请输入要入栈的元素(一个整数):2
成功入栈!
[1:1][2:2]
请选择:
1.显示栈中所有元素
2.入栈
3.出栈
4.取栈顶元素
5.退出程序
2
请输入要入栈的元素(一个整数):3
成功入栈!
[1:1][2:2][3:3]
请选择:
1.显示栈中所有元素
2.入栈
3.出栈
4.取栈顶元素
5.退出程序
1
[1:1][2:2][3:3]
请选择:
1.显示栈中所有元素
2.入栈
3.出栈
4.取栈顶元素
5.退出程序
4
栈顶元素是:3
请选择:
1.显示栈中所有元素
2.入栈
3.出栈
4.取栈顶元素
5.退出程序
3
成功出栈一个元素:3
[1:1][2:2]
请选择:
1.显示栈中所有元素
2.入栈
3.出栈
4.取栈顶元素
5.退出程序
5
程序结束，按任意键退出!
2、队列的链式表示和实现
#include <conio.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#define ERROR 0
typedef int QueueElementType;
typedef struct Node
{
QueueElementType data; /*数据域*/
struct Node *next; /*指针域*/
}LinkQueueNode;
typedef struct
{
LinkQueueNode *front;
LinkQueueNode *rear;
}LinkQueue;
/*初始化操作。*/
int InitQueue(LinkQueue *Q)
{
/* 将Q初始化为一个空的链队列 */
Q->front=(LinkQueueNode *)malloc(sizeof(LinkQueueNode));
if(Q->front!=NULL)
{
Q->rear=Q->front;
Q->front->next=NULL;
return(TRUE);
}
else return(FALSE); /* 溢出！*/
}
/*入队操作。*/
int EnterQueue(LinkQueue *Q,QueueElementType x)
{
/* 将数据元素x插入到队列Q中 */
//请完成本函数的功能
LinkQueueNode *NewNode;
NewNode = (LinkQueueNode *)malloc(sizeof(LinkQueueNode));
if(NewNode != NULL)
{
NewNode->data = x;
NewNode->next = NULL;
Q->rear->next = NewNode;
Q->rear = NewNode;
return(TRUE);
}
else return(FALSE);
}
/*出队操作。*/
int DeleteQueue(LinkQueue *Q,QueueElementType *x)
{
/* 将队列Q的队头元素出队，并存放到x所指的存储空间中 */
//请完成本函数的功能
LinkQueueNode *p;
if(Q->front == Q->rear)
return(FALSE);
p = Q->front->next;
Q->front->next = p->next;
if(Q->rear == p)
Q->rear = Q->front;
*x = p->data;
free(p);
return (TRUE);
}
int GetHead(LinkQueue *Q, QueueElementType *x)
{
/*提取队列的队头元素，用x返回其值*/
//请完成本函数的功能/
if(Q->rear == Q->front)
return(FALSE);
else
{
*x = Q->front->data;
return(TRUE);
}
}
int DestroyLinkQueue(LinkQueue *Q)
{//销毁一个队列
QueueElementType e;
while(Q->front!=Q->rear)
DeleteQueue(Q,&e);
free(Q->front);
Q->front=Q->rear=NULL;
return OK;
}
int LinkQueueLength(LinkQueue *Q)
{//队列的长度
int i=0;
LinkQueueNode * p=Q->front;
while(p!=Q->rear){
++i;
p=p->next;
}
return i;
}
int DisplayLinkQueue(LinkQueue *Q)
{//显示队列中所有元素
LinkQueueNode * p;
int i=0;
p=Q->front->next;
if(p==NULL) printf("队列为空!\n");//队列为空
else{
while(p){ //否则显示队列中所有元素
printf("[%d:%d]",++i,p->data);
p=p->next;
}
printf("\n");
}
return OK;
}
void main(){
LinkQueue LQ;
QueueElementType e;
int flag=1,ch,len;
int temp;
printf("本程序实现链式结构队列的操作。\n");
printf("可以进行入队列、出队列等操作。\n");
InitQueue(&LQ); //初始化队列
while(flag){
printf("请选择:\n");
printf("1.显示队列所有元素\n");
printf("2.入队列\n");
printf("3.出队列\n");
printf("4.求队列的长度\n");
printf("5.退出程序\n");
scanf("%d",&ch);
switch(ch){
case 1:DisplayLinkQueue(&LQ); //显示队列中所有元素
break;
case 2:printf("请输入要人队的元素(一个整数):");
scanf("%d",&e); //输入要入队列的字符
EnterQueue(&LQ,e);//入队列
DisplayLinkQueue(&LQ);
break;
case 3:temp=DeleteQueue(&LQ,&e); //出队列
if(temp==TRUE){
printf("出队一个元素:%d\n",e);
DisplayLinkQueue(&LQ);
}
else printf("队列为空!\n");
break;
case 4:len=LinkQueueLength(&LQ);
printf("队列的长度为:%d\n",len);
break;
default:flag=0;
printf("程序运行结束，按任意键退出!\n");
getchar();
}
}
DestroyLinkQueue(&LQ);
}输出样例：
本程序实现链式结构队列的操作。
可以进行入队列、出队列等操作。
请选择:
1.显示队列所有元素
2.入队列
3.出队列
4.求队列的长度
5.退出程序
2
请输入要人队的元素(一个整数):1
[1:1]
请选择:
1.显示队列所有元素
2.入队列
3.出队列
4.求队列的长度
5.退出程序
2
请输入要人队的元素(一个整数):2
[1:1][2:2]
请选择:
1.显示队列所有元素
2.入队列
3.出队列
4.求队列的长度
5.退出程序
2
请输入要人队的元素(一个整数):3
[1:1][2:2][3:3]
请选择:
1.显示队列所有元素
2.入队列
3.出队列
4.求队列的长度
5.退出程序
2
请输入要人队的元素(一个整数):4
[1:1][2:2][3:3][4:4]
请选择:
1.显示队列所有元素
2.入队列
3.出队列
4.求队列的长度
5.退出程序
1
[1:1][2:2][3:3][4:4]
请选择:
1.显示队列所有元素
2.入队列
3.出队列
4.求队列的长度
5.退出程序
4
队列的长度为:4
请选择:
1.显示队列所有元素
2.入队列
3.出队列
4.求队列的长度
5.退出程序
3
出队一个元素:1
[1:2][2:3][3:4]
请选择:
1.显示队列所有元素
2.入队列
3.出队列
4.求队列的长度
5.退出程序
3
出队一个元素:2
[1:3][2:4]
请选择:
1.显示队列所有元素
2.入队列
3.出队列
4.求队列的长度
5.退出程序
3
出队一个元素:3
[1:4]
请选择:
1.显示队列所有元素
2.入队列
3.出队列
4.求队列的长度
5.退出程序
3
出队一个元素:4
队列为空!
请选择:
1.显示队列所有元素
2.入队列
3.出队列
4.求队列的长度
5.退出程序
3
队列为空!
请选择:
1.显示队列所有元素
2.入队列
3.出队列
4.求队列的长度
5.退出程序
5
程序运行结束，按任意键退出!
六、心得体会：
1、在栈中，用户只能在指定的一端插入和删除元素，因此具有后进先出的特性；在队列中，用户只能在一端插入元素而在另一端删除元素，因此呈现先进先出的特性。
2、栈与队列的共同特点是在线性表端进行操作。
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