数据结构-堆栈和队列的实验

实验 2

---

学院:数据科学与计算机学院

【题目要求】
1、实现堆栈在链接存储结构上的入栈、出栈运算；
2、实现队列在循环顺序存储结构上的入队、出队运算；
3、编写主函数，以字符选单形式，使得可以建立堆栈、入栈、出栈以及建立队列，入队和出队选择。

【数据结构与算法】
一、堆栈：
1、将其封装成一个类， 类的方法有push（）和pop（）， 类的成员有一个指向头结点的指针head；
2、每个节点为一个结构体，包括节点数据和指向下一个节点的指针。
3、出栈时如果为空，返回错误信息，否则，弹出栈顶元素。
二、队列
1、将其封装成一个类， 类的方法有push（）和pop（）， 类的成员有一个计数器count，头和尾的标记head和tail。
2、入栈时判断队列是否已满（计数器为最大值），出站时判断队列是否为空（计数器为0）

【测试数据、结果及分析】
一、数据：以字符‘C’‘O’‘M’‘P’‘U’‘T’‘E’‘R’为数据调试

代码:
main函数

#include"Stack.hpp"
#include"Queue.hpp"
#include<iostream>
#include<cstdlib>
using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;
int main() {
    while(1) {
        /**********************main menu*********************/ 
        cout << endl;
        cout << "-----------------------welcome----------------------" << endl;
        cout << "please enter the operation: " << endl;
        cout << "s/S -- creat a char stack" << endl;
        cout << "q/Q -- creat a char queue" << endl;
        cout << "e/E -- exit" << endl;
        cout << "$ "; 
        char op;
        cin >> op;
        if (op == 's' || op == 'S') {
            Stack s;
            while(1) {
                /**********************stack menu*********************/ 
                cout << endl; 
                cout << "------------------Stack------------------" << endl;
                cout << "please enter the operation: " << endl;
                cout << "1 -- push a char element to the Stack" << endl;
                cout << "2 -- pop a char element from the Stack" << endl;
                cout << "0 -- exit" << endl;
                cout << "Stack: $ "; 
                /**********************stack operation*********************/ 
                char o;
                cin >> o;
                if (o == '1') {  // push
                    cout << endl << "please input the element : ";
                    char c;
                    cin >> c;
                    s.push(c);
                    cout <<endl << "push successfully"; 
                } else if (o == '2') {
                    if (s.pop()) {  // pop
                        cout << endl << "pop successfully";
                    } else {
                        cout << endl << "pop failed : empty stack";
                    }
                } else if (o == '0') {  // exit
                    break;
                } else {  // wrong input
                    cout << endl << "wrong input! ";
                    continue;
                }
            } 

        } else if (op == 'q' || op == 'Q') {
            Queue q;
            while(1) {
                /**********************queue menu*********************/ 
                cout << endl; 
                cout << "------------------Queue------------------" << endl;
                cout << "please enter the operation: " << endl;
                cout << "1 -- push a char element to the Queue" << endl;
                cout << "2 -- pop a char element from the Queue" << endl;
                cout << "0 -- exit" << endl;
                cout << "Queue: $ "; 
                /**********************queue operation*********************/ 
                char o;
                cin >> o;
                if (o == '1') {  // push
                    cout << endl << "please input the element : ";
                    char c;
                    cin >> c;
                    if (q.push(c)) {
                        cout << endl << "push successfully";
                    } else {
                        cout << endl << "push failed : full queue";
                    }
                } else if (o == '2') {  // pop
                    if (q.pop()) {
                        cout << endl << "pop successfully";
                    } else {
                        cout << endl << "pop failed : empty queue";
                    }
                } else if (o == '0') {  // exit
                    break;
                } else {  // wrong input
                    cout << endl << "wrong input! ";
                    continue;
                }
            } 
        } else if (op == 'e' || op == 'E') {
            /**********************exit operation*********************/ 
            cout << endl << "good bye~" << endl; 
            break;
        } else {  // wrong input
            cout << endl << "wrong input! ";
            continue;
        }
    }
    system("pause");
    return 0;
}

Stack.hpp

#ifndef __STACK_H__
#define __STACK_H__
#define error_sign '*'
#include<iostream>
struct node {
    char data;
    node* next;
    node(char c, node* n = NULL) {
        data = c;
        next = n;
    }
};
class Stack {
public:
    Stack() { top_node = NULL; }
    ~Stack() {
        while (top_node != NULL) pop();
    }
    void push(char c) {
        node* add = new node(c, top_node);
        top_node = add;
    }
    bool pop() {
        if (top_node == NULL) return false;
        node* temp = top_node;
        top_node = top_node->next;
        delete temp;
        return true;
    }
private:
    node* top_node;
};

#endif

Queue.hpp

#ifndef __QUEUE_H__
#define __QUEUE_H__
#define max_size 10000
class Queue {
public:
    Queue() {
        head = tail = count = 0;
    }
    ~Queue() {}
    bool push(char c) {
        if (count == max_size) return false;
        q[tail] = c;
        tail = (tail + 1) % max_size;
        count++;
        return true;
    }
    bool pop() {
        if (count == 0) return false;
        head = (head + 1) % max_size;
        count--;
        return true;
    }
private:
    char q[max_size];
    int count;
    int head;
    int tail;
};

#endif