【数据结构】——栈、队列及串简答题模板

一、栈

(一)栈的基本概念

1、简述栈的特性。

: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)

: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。

: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。

: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。

:①顺序栈的结构体:

#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,

++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,

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。

: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。

: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。

: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?

: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?

: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。

: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)。

: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。

三、串

(一)串的基本概念

1、名词解释:串。

:串是一种线性结构,它是一种特殊的线性表,由零个或多个字符组成的有限序列,串的数据元素必须是字符,其通常以字符串的形式出现。

2、描述以下概念的区别:空格串与空串。

:空串是不含任何字符的串,长度为0,ASCII码为0,而空格串是一个字符,它是由空格组成的串,长度等于空格的个数,其ASCII码是32。

(二)KMP算法

1、KMP算法较于Brute算法(朴素的字符串匹配算法)有哪些改进?

:一般的字符串匹配算法的时间复杂度为O(mn),而KMP算法的时间复杂度为O(m+n),其主串指针不用回溯,当主串的长度很大需要部分匹配和一次不能调入内存时,其优点较一般匹配更突出。

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