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一、栈
(一)栈的基本概念
1、简述栈的特性。
答
:栈是被限制存取点的线性表,只允许在一端进行插入或删除操作,栈遵循的原则是先进后出(FILO),即后进的元素先被取出来。
(二)栈的应用
1、栈有哪些应用场景?(试举例至少三种)
答
:栈有以下应用场景:
①递归及函数调用;
②表达式求值(例如,中后缀表达式、括号匹配等等);
③进制转换(例如,十进制数转为二进制数等等);
④迷宫求解;
⑤缓存机制;
⑥用栈对二叉树进行前、中、后序遍历;
⑦用栈模拟队列。
2、栈的操作原则是什么?举出两个栈的应用例子。
答
:栈的操作原则是先进后出,例如用栈对二叉树进行前、中、后序遍历以及用栈模拟队列等等。
3、简述用两个栈模拟一个队列的基本思想。
答
:首先,定义两个栈S1和S2,将所有元素依次入栈S1,然后再依次出栈并进入栈S2,再从栈S2出栈。
(三)栈的代码实现
1、写出顺序存储结构的顺序栈的结构体、栈空、栈满、进栈及出栈的关键代码。
答
:①顺序栈的结构体:
cpp
#define MaxSize 20 //可自行设置
typedef struct {
int data[MaxSize]; //存放栈中元素 ,使用数组
int top; //栈顶指针 ,记录栈顶元素的位置
} SqStack; //顺序栈的类型定义
②判断顺序栈是否为空栈的条件是S.top==-1。
③判断顺序栈是否为满栈的条件是S.top==MaxSize-1。
④将一个元素插入顺序栈中,即进栈,
c
++S.top; //top指针始终指向栈顶,新的元素进栈,所以指针先加1
S.data[S.top]=x; //将进栈元素的值传入并入栈
这两行代码也可以使用一行代码:S.data[++S.top]=x直接替换。
⑤将一个元素从顺序栈中删除,即出栈,
c
x=S.data[S.top]; //出栈
S.top--; //指针减1
这两行代码也可以使用一行代码:x=S.data[S.top--]直接替换。
(四)递归算法
1、递归算法包括哪两个部分?简述递归的步骤。
答
:一个递归算法必须包括终止条件和递归部分,当递归的条件不满足时,此时递归结束返回,否则继续进行递归操作。
2、简述递归算法的优缺点。
答
:递归算法的代码简洁明确,其可读性好,但是其时间复杂度和空间复杂度较大,且在调用栈时可能会产生溢出。
(五)栈与队列的区别
1、简述栈和队列的相同点和不同点。
答
:①不同点:运算规则不同,栈遵循的原则是先进后出,而队列的原则是先进先出,栈只允许在一端进行插入、删除操作,而队列只允许在一端进行插入、另一端进行删除操作。另外,两个用途不同,栈由于子程序调用和保护现场,而队列用于多道作业处理、指令寄存及其他运算等等;
②相同点:都是操作受限的线性表,逻辑结构相同,且存储表示也相同(顺序存储结构和链式存储结构)。
二、队列
(一)队列的基本概念
1、队列的"先进先出"的特性是指什么?
答
:队列遵循的原则是先进先出,其特性是指最后插入队列中的元素总是最后被删除。
(二)队列的应用
1、队列有哪些应用?
答
:队列的应用场景有以下:
(1)缓冲区(例如计算机与打印机中间的打印数据缓冲区);
(2)页面替换算法;
(3)图的广度优先搜索、树的层次遍历,都借助到了队列的基本思想。
(三)循环队列的基本概念
1、怎么解决队列"假溢出"的问题?并写出相关的代码。
答
:将存储队列的一维数组首尾相连成环,形成循环队列,其中队头指针、队尾指针加1时通过取余运算实现,从而防止队列的"假溢出"。进对针对队尾指针,即Q.rear=(Q.rear+1)%MAXSIZE,出队针对队头指针,即Q.front=(Q.front+1)%MAXSIZE。
2、什么是循环队列?给出循环队列中元素个数的计算式(设最大长度为N,队首指针FRONT,队尾指针REAR)。
答
:循环队列也就是将顺序队列中的一维数组首尾相连成环,即在逻辑上视为一个环连接起来,让队首指针和队尾指针沿着环走;循环队列中元素个数的计算式为(REAR-FRONT+N)%N。