栈和队列的应用举例(全).ppt

栈和队列的应用举例,栈的应用举例 栈的基本用途 保存暂时不用的数据或存储地址 可简化程序设计,栈的应用,例1：数制转换（十转N） 用栈暂存低位值 例2：括号匹配的检验 用栈暂存左括号 例3：表达式求值 用栈暂存运算符和操作数 例4：迷宫求解 用栈实现递归调用 例5：行编辑程序 例6：二叉树的遍历,数制转换 例. 给定十进制数 N=1348,转换为八进制数 R=2504 其运算过程如下： n n div 8 n mod 8 1348 168 4 168 21 0 21 2 5 2 0 2,数制转换 1.依次求余数,并送入栈中： (1) r1=1348%8=4 /求余 n1=1348/8=168 /整除 (2) r2=168%8=0 /求余 n2=168/8=21 /整除 (3) r3=21%8=5 /求余 n3=21/8=2 /整除 (4) r4=2%8=2 /求余 n4=2/8=0 /整除 2.依次退栈,得R=2504,(1) 4进栈,(3) 5进栈,(2) 0进栈,(4) 2进栈,判定表达式中的刮号匹配 1.刮号匹配的表达式 例. .(.( ).). .( ).( ). 2.刮号不匹配的表达式 例. . . .(.( ).).) 3.判定刮号不匹配的方法 例. ( . . . (1) (2) (3) (4) (5),(1)“(”进栈,(3)“”进栈,(5)“”退栈，“”与“”不匹配,(2)“”进栈,(4)“”退栈, “”与“”匹配,行编辑程序 例., 栈底 栈顶, 输入文本(进栈), 栈底 栈顶,e,r,u,t,c,*,*退栈(输错了，删除), 栈底 栈顶, 再输入文本cture, 栈底 栈顶,表达式求值 例：4 + 2 * 3 10 / ( 7 5 ),求值规则： 1.先乘除,后加减； 2.先括号内,后括号外； 3.同类运算,从左至右。 约定： 1-左算符 2-右算符 1=#，为开始符 2=#，为结束符,算符优先关系表,1,2,算法思想： 设立：s1-操作数栈,存放暂不运算的数和中间结果 s2-算符栈,存放暂不运算的算符 1.置s1,s2为空栈；开始符#进s2； 2.重复： 2.1 从表达式读取“单词”w-操作数/算符 2.2 若w为操作数，则w进s1； 2.3 若w为算符，则： 2.3.1 若ws2的顶算符，则w进s2； 2.3.2 若w=s2的顶算符，且w=“)”，则pop(s2)； 2.3.3 若ws2的顶算符，则： pop(s1,a)；pop(s1,b)；pop(s2,op)； c=b op a； push(s1,c)； 转2.3.1； 直到现在w=“#”=s2的顶算符。,s1 s2,例. # 4 + 2 * 3 12 / ( 7 5 ) #,s1 s2 s1 s2 s1 s2 s1 s2,s1 s2 s1 s2 s1 s2 s1 s2,a=3；b=2；op=*；c=2*3=6；,a=6；b=4；op=+；c=4+6=10；,例. # 4 + 2 * 3 12 / ( 7 5 ) #,a=5；b=7；0p=“-”；c=7-5=2；,a=2；b=12；0p=“/”；c=12/2=6； a=6；b=10；c=10-6=4；,s1 s2 s1 s2 s1 s2 s1 s2,s1 s2 s1 s2 s1 s2 s1 s2,例. # 4 + 2 * 3 12 / ( 7 5 ) #,s1 s2,栈s1最后的顶(底)元素为表达式的值,迷宫求解,从入口出发，按某一方向向未走过的前方探索 若能走通，则到达新点，否则试探下一方向 ; 若所有的方向均没有通路，则沿原路返回前一点，换下一个方向再继续试探 直到所有可能的通路都探索到，或找到一条通路，或无路可走又返回到入口点。,求解思想：回溯法,迷宫求解,队列的应用举例,队列的基本用途 保存暂时不用的数据或存储地址 可简化程序设计 例.用队列进行迷宫求解,用队列进行迷宫求解的基本思想是： 从迷宫的入口11出发，向四周搜索，记下所有一步能到达的坐标点； 然后依次从每一点出发，向四周搜索，记下所有从入口点出发，经过两步可以到达的坐标点 依次进行下去，一直到达迷宫的出口处44。 然后从出口处沿搜索路径回溯直到入口点，这样就找到了从入口到出口的一条最短路径。,10,1,9,8,7,6,5,4,3,2,序号 行 列 前驱,由于先到达的点要先向下搜索，故引进一个“先进先出”数据结构队列来保存已到达的点的坐标。到达迷宫的出口点(4,4)后，为了能够从出口点沿搜索路径回溯直至入口，对于每一点，在记下点的坐标的同时，还要记下到达该点的前驱点。,【例】汽车加油站随着城市里汽车数量的急速增长，汽车加油站也渐渐多了起来。通常汽车加油站的结构基本上是：入口和出口为单行道，加油车道可能有若干条。每辆车加油都要经过三段路程，第一段是在入口处排队等候进入加油车道；第二段是在加油车道排队等候加油；第三段是进入出口处排队等候离开。实际上，这三段都是队列结构。若用算法模拟这个过程，就需要设置加油车道数加2个队列。,队列的应用,【例】模拟打印机缓冲区在主机将数据输出到打印机时，会出现主机速度与打印机的打印速度不匹配的问题。这时主机就要停下来等待打印机。显然，这样会降低主机的使用效率。为此人们设想了一种办法：为打印机设置一个打印数据缓冲区，当主机需要打印数据时，先将数据依次写入这个缓冲区，写满后主机转去做其他的事情，而打印机就从缓冲区中按照先进先出的原则依次读取数据并打印，这样做即保证了打印数据的正确性，又提高了主机的使用效率。由此可见，打印机缓冲区实际上就是一个队列结构。,【例】CPU分时系统在一个带有多个终端的计算机系统中，同时有多个用户需要使用CPU运行各自的应用程序，它们分别通过各自的终端向操作系统提出使用CPU的请求，操作系统通常按照每个请求在时间上的先后顺序，将它们排成一个队列，每次把CPU分配给当前队首的请求用户，即将该用户的应用程序投入运行，当该程序运行完毕或用完规定的时间片后，操作系统再将CPU分配给新的队首请求用户，这样即可以满足每个用户的请求，又可以使CPU正常工作。,【例】打印杨辉三角形,F,R,F,R,F,R,F,R,F,R,F,R,F,R,