ps做网站标签,广州做手机网站信息,江宁区住房建设局网站,可以做视频推广的网站有哪些内容数据结构 之 数组与链表 1 栈 / 栈的常见操作、实现、应用2 队列 /队列的常见操作、实现、应用3 双向队列4 Tips ———————————————————————————————————————————————————————————- ————————————————… 数据结构 之 数组与链表 1 栈 / 栈的常见操作、实现、应用2 队列 /队列的常见操作、实现、应用3 双向队列4 Tips ———————————————————————————————————————————————————————————- ————————————————————Hello算法—速通笔记—第三集—start———————–———————————————- 1 栈 / 栈的常见操作、实现、应用
栈stack是一种遵循 先入后出 逻辑的线性数据结构。 堆叠元素的顶部称为 “栈顶”底部称为“栈底”。将把元素添加到栈顶的操作叫作“入栈”删除栈顶元素的操作叫作“出栈”。
栈的常用操作
/* 初始化栈 */
stackint stack;
/* 元素入栈 */
stack.push(1);
stack.push(3);
stack.push(2);
stack.push(5);
stack.push(4);/* 访问栈顶元素 */
int top stack.top();
/* 元素出栈 */
stack.pop(); // 无返回值
/* 获取栈的长度 */
int size stack.size();
/* 判断是否为空 */
bool empty stack.empty();栈的实现 栈可以视为一种受限制的数组或链表。
/* 基于链表实现的栈 */
class LinkedListStack {private:ListNode *stackTop; // 将头节点作为栈顶int stkSize; // 栈的长度public:LinkedListStack() {stackTop nullptr;stkSize 0;}~LinkedListStack() {// 遍历链表删除节点释放内存freeMemoryLinkedList(stackTop);}/* 获取栈的长度 */int size() { return stkSize; }/* 判断栈是否为空 */bool isEmpty() { return size() 0; }/* 入栈 */void push(int num) {ListNode *node new ListNode(num);node-next stackTop;stackTop node;stkSize;}/* 出栈 */int pop() {int num top();ListNode *tmp stackTop;stackTop stackTop-next;// 释放内存delete tmp;stkSize--;return num;}/* 访问栈顶元素 */int top() {if (isEmpty())throw out_of_range(栈为空);return stackTop-val;}/* 将 List 转化为 Array 并返回 */vectorint toVector() {ListNode *node stackTop;vectorint res(size());for (int i res.size() - 1; i 0; i--) {res[i] node-val;node node-next;}return res;}
};/* 基于数组实现的栈 */
class ArrayStack {private:vectorint stack;public:/* 获取栈的长度 */int size() { return stack.size(); }/* 判断栈是否为空 */bool isEmpty() { return stack.size() 0; }/* 入栈 */void push(int num) { stack.push_back(num); }/* 出栈 */int pop() {int num top();stack.pop_back();return num;}/* 访问栈顶元素 */int top() {if (isEmpty())throw out_of_range(栈为空);return stack.back();}/* 返回 Vector */vectorint toVector() { return stack; }
};对比两种实现 时间效率 基于数组实现的栈在触发扩容时效率会降低但由于扩容是低频操作因此平均效率更高。 基于链表实现的栈可以提供更加稳定的效率表现。 空间效率 基于数组实现的栈可能造成一定的空间浪费。 由于链表节点需要额外存储指针因此链表节点占用的空间相对较大。需要针对具体情况进行分析。 栈的应用
浏览器中的后退与前进、软件中的撤销与反撤销。程序内存管理。
2 队列 /队列的常见操作、实现、应用
队列queue是一种遵循 先入先出 规则的线性数据结构。 队列的常见操作与实现
/* 初始化队列 */
queueint queue;
/* 元素入队 */
queue.push(1);
queue.push(3);
queue.push(2);
queue.push(5);
queue.push(4);/* 访问队首元素 */
int front queue.front();
/* 元素出队 */
queue.pop();
/* 获取队列的长度 */
int size queue.size();
/* 判断队列是否为空 */
bool empty queue.empty();/* 基于链表实现的队列 */
class LinkedListQueue {private:ListNode *front, *rear; // 头节点 front 尾节点 rearint queSize;public:LinkedListQueue() {front nullptr;rear nullptr;queSize 0;}~LinkedListQueue() {// 遍历链表删除节点释放内存freeMemoryLinkedList(front);}/* 获取队列的长度 */int size() { return queSize; }/* 判断队列是否为空 */bool isEmpty() { return queSize 0; }/* 入队 */void push(int num) {// 在尾节点后添加 numListNode *node new ListNode(num);// 如果队列为空则令头、尾节点都指向该节点if (front nullptr) {front node;rear node;}// 如果队列不为空则将该节点添加到尾节点后else {rear-next node;rear node;}queSize;}/* 出队 */int pop() {int num peek();// 删除头节点ListNode *tmp front;front front-next;// 释放内存delete tmp;queSize--;return num;}/* 访问队首元素 */int peek() {if (size() 0)throw out_of_range(队列为空);return front-val;}/* 将链表转化为 Vector 并返回 */vectorint toVector() {ListNode *node front;vectorint res(size());for (int i 0; i res.size(); i) {res[i] node-val;node node-next;}return res;}
};/* 基于环形数组实现的队列 */
class ArrayQueue {private:int *nums; // 用于存储队列元素的数组int front; // 队首指针指向队首元素int queSize; // 队列长度int queCapacity; // 队列容量public:ArrayQueue(int capacity) {// 初始化数组nums new int[capacity];queCapacity capacity;front queSize 0;}~ArrayQueue() { delete[] nums; }/* 获取队列的容量 */int capacity() { return queCapacity; }/* 获取队列的长度 */int size() { return queSize; }/* 判断队列是否为空 */bool isEmpty() { return size() 0; }/* 入队 */void push(int num) {if (queSize queCapacity) {cout 队列已满 endl;return;}// 计算队尾指针指向队尾索引 1// 通过取余操作实现 rear 越过数组尾部后回到头部int rear (front queSize) % queCapacity;// 将 num 添加至队尾nums[rear] num;queSize;}/* 出队 */int pop() {int num peek();// 队首指针向后移动一位若越过尾部则返回到数组头部front (front 1) % queCapacity;queSize--;return num;}/* 访问队首元素 */int peek() {if (isEmpty())throw out_of_range(队列为空);return nums[front];}/* 将数组转化为 Vector 并返回 */vectorint toVector() {// 仅转换有效长度范围内的列表元素vectorint arr(queSize);for (int i 0, j front; i queSize; i, j) {arr[i] nums[j % queCapacity];}return arr;}
};应用·
淘宝订单各类待办事项
3 双向队列
双向队列double-ended queue提供了更高的灵活性允许在头部和尾部执行元素的添加或删除操作。 常用操作
/* 初始化双向队列 */
dequeint deque;
/* 元素入队 */
deque.push_back(2); // 添加至队尾
deque.push_back(5);
deque.push_back(4);
deque.push_front(3); // 添加至队首
deque.push_front(1);
/* 访问元素 */
int front deque.front(); // 队首元素
int back deque.back(); // 队尾元素
/* 元素出队 */
deque.pop_front(); // 队首元素出队
deque.pop_back(); // 队尾元素出队
/* 获取双向队列的长度 */
int size deque.size();
/* 判断双向队列是否为空 */
bool empty deque.empty();实现
/* 双向链表节点 */
struct DoublyListNode {int val; // 节点值DoublyListNode *next; // 后继节点指针DoublyListNode *prev; // 前驱节点指针DoublyListNode(int val) : val(val), prev(nullptr), next(nullptr) {}
};
/* 基于双向链表实现的双向队列 */
class LinkedListDeque {private:DoublyListNode *front, *rear; // 头节点 front 尾节点 rearint queSize 0; // 双向队列的长度public:/* 构造方法 */LinkedListDeque() : front(nullptr), rear(nullptr) {}/* 析构方法 */~LinkedListDeque() {// 遍历链表删除节点释放内存DoublyListNode *pre, *cur front;while (cur ! nullptr) {pre cur;cur cur-next;delete pre;}}/* 获取双向队列的长度 */int size() { return queSize; }/* 判断双向队列是否为空 */bool isEmpty() { return size() 0; }/* 入队操作 */void push(int num, bool isFront) {DoublyListNode *node new DoublyListNode(num);// 若链表为空则令 front 和 rear 都指向 nodeif (isEmpty())front rear node;// 队首入队操作else if (isFront) {// 将 node 添加至链表头部front-prev node;node-next front;front node; // 更新头节点// 队尾入队操作} else {// 将 node 添加至链表尾部rear-next node;node-prev rear;rear node; // 更新尾节点}queSize; // 更新队列长度}/* 队首入队 */void pushFirst(int num) { push(num, true); }/* 队尾入队 */void pushLast(int num) { push(num, false); }/* 出队操作 */int pop(bool isFront) {if (isEmpty())throw out_of_range(队列为空);int val;// 队首出队操作if (isFront) {val front-val; // 暂存头节点值// 删除头节点DoublyListNode *fNext front-next;if (fNext ! nullptr) {fNext-prev nullptr;front-next nullptr;}delete front;front fNext; // 更新头节点// 队尾出队操作} else {val rear-val; // 暂存尾节点值// 删除尾节点DoublyListNode *rPrev rear-prev;if (rPrev ! nullptr) {rPrev-next nullptr;rear-prev nullptr;}delete rear;rear rPrev; // 更新尾节点}queSize--; // 更新队列长度return val;}/* 队首出队 */int popFirst() { return pop(true); }/* 队尾出队 */int popLast() { return pop(false); }/* 访问队首元素 */int peekFirst() {if (isEmpty())throw out_of_range(双向队列为空);return front-val;}/* 访问队尾元素 */int peekLast() {if (isEmpty())throw out_of_range(双向队列为空);return rear-val;}/* 返回数组用于打印 */vectorint toVector() {DoublyListNode *node front;vectorint res(size());for (int i 0; i res.size(); i) {res[i] node-val;node node-next;}return res;}
};/* 基于环形数组实现的双向队列 */
class ArrayDeque {private:vectorint nums; // 用于存储双向队列元素的数组int front; // 队首指针指向队首元素int queSize; // 双向队列长度public:/* 构造方法 */ArrayDeque(int capacity) {nums.resize(capacity);front queSize 0;}/* 获取双向队列的容量 */int capacity() {return nums.size();}/* 获取双向队列的长度 */int size() {return queSize;}/* 判断双向队列是否为空 */bool isEmpty() {return queSize 0;}/* 计算环形数组索引 */int index(int i) {// 通过取余操作实现数组首尾相连// 当 i 越过数组尾部后回到头部// 当 i 越过数组头部后回到尾部return (i capacity()) % capacity();}/* 队首入队 */void pushFirst(int num) {if (queSize capacity()) {cout 双向队列已满 endl;return;}// 队首指针向左移动一位// 通过取余操作实现 front 越过数组头部后回到尾部front index(front - 1);// 将 num 添加至队首nums[front] num;queSize;}/* 队尾入队 */void pushLast(int num) {if (queSize capacity()) {cout 双向队列已满 endl;return;}// 计算队尾指针指向队尾索引 1int rear index(front queSize);// 将 num 添加至队尾nums[rear] num;queSize;}/* 队首出队 */int popFirst() {int num peekFirst();// 队首指针向后移动一位front index(front 1);queSize--;return num;}/* 队尾出队 */int popLast() {int num peekLast();queSize--;return num;}/* 访问队首元素 */int peekFirst() {if (isEmpty())throw out_of_range(双向队列为空);return nums[front];}/* 访问队尾元素 */int peekLast() {if (isEmpty())throw out_of_range(双向队列为空);// 计算尾元素索引int last index(front queSize - 1);return nums[last];}/* 返回数组用于打印 */vectorint toVector() {// 仅转换有效长度范围内的列表元素vectorint res(queSize);for (int i 0, j front; i queSize; i, j) {res[i] nums[index(j)];}return res;}
};应用
双向队列兼具栈与队列的逻辑因此它可以实现这两者的所有应用场景同时提供更高的自由度。
4 Tips
浏览器的前进后退功能本质上是“栈”的体现。在出栈后如果后续仍需要使用弹出节点则不需要释放内存反之则c/c需要手动释放内存。双向队列表现的是栈队列的逻辑可实现栈与队列的所有应用且更灵活。撤销undo与反撤销redo的实现 使用两个栈栈 A 用于撤销栈 B 用于反撤销。 每当用户执行一个操作将这个操作压入栈 A 并清空栈 B 。 当用户执行“撤销”时从栈 A 中弹出最近的操作并将其压入栈 B 。 当用户执行“反撤销”时从栈 B 中弹出最近的操作并将其压入栈 A 。
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