汇编语言3.ppt
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1、第三章第三章栈和队列栈和队列栈和队列是限定插入和删除只能插入和删除只能在表的“端点端点”进行的线性表。线性表线性表 栈栈 队列队列Insert(L,i,x)Insert(S,n+1,x)Insert(Q,n+1,x)1in+1 Delete(L,i)Delete(S,n)Delete(Q,1)1in栈和队列是两种常用的数据类型栈和队列是两种常用的数据类型栈和队列概述栈和队列概述栈和队列概述栈和队列概述 栈栈和和队队列列是是在在程程序序设设计计中中被被广广泛泛使使用用的的两两种种线线性性数数据据结结构构,它它们们的的特特点点在在于于基基本本操操作作的的特特殊殊性性,栈栈必必须须按按“后后进进先先
2、出出”的的规规则则进进行行操操作作,而而队队列列必必须须按按“先先进进先先出出”的的规规则进行操作。则进行操作。和和线线性性表表相相比比,它它们们的的插插入入和和删删除除操操作作受受到到更更多多的的约约束束和和限限定定,故故又又称称为为限限定定性性的的线性表结构。线性表结构。3.1 栈的类型定义栈的类型定义3.2 栈的应用举例栈的应用举例3.3 栈类型的实现栈类型的实现3.4 队列的类型定义队列的类型定义3.5 队列类型的实现队列类型的实现主要内容主要内容3.1 3.1 栈的定义栈的定义定义定义:是限定仅在表尾进行插入或删除操是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。作的线性表。允许插入和删除
3、的一端允许插入和删除的一端称为栈顶称为栈顶(top),另一端另一端称为栈底称为栈底(bottom)特点:特点:后进先出后进先出(LastIn First Out的缩写的缩写)(LIFO)a1topbottoman.进栈进栈 出栈出栈栈的类型定义栈的类型定义 ADT Stack 数据对象数据对象:D ai|ai ElemSet,i=1,2,.,n,n0 数据关系数据关系:R1|ai-1,aiD,i=2,.,n 约定an 端为栈顶,a1 端为栈底。基本操作:基本操作:ADT StackInitStack(&S)DestroyStack(&S)ClearStack(&S)StackEmpty(s)S
4、tackLength(S)GetTop(S,&e)Push(&S,e)Pop(&S,&e)StackTravers(S,visit()InitStack(&S)操作结果:构造一个空栈 S。DestroyStack(&S)初始条件:栈 S 已存在。操作结果:栈 S 被销毁。StackEmpty(S)初始条件:栈 S 已存在。操作结果:若栈 S 为空栈,则返回 TRUE,否则 FALE。StackLength(S)初始条件:栈 S 已存在。操作结果:返回 S 的元素个数,即栈的长度。GetTop(S,&e)初始条件:栈 S 已存在且非空。操作结果:用 e 返回 S 的栈顶元素。a1a2an Cle
5、arStack(&S)初始条件:栈 S 已存在。操作结果:将 S 清为空栈。Push(&S,e)初始条件:栈 S 已存在。操作结果:插入元素 e 为新的栈顶元素。a1a2ane Pop(&S,&e)初始条件:栈 S 已存在且非空。操作结果:删除 S 的栈顶元素,并用 e 返回其值。a1a2anan-1 3.2 栈的应用举例栈的应用举例例一、例一、数制转换数制转换例二、例二、括号匹配的检验括号匹配的检验例三、例三、行编辑程序问题行编辑程序问题例四、例四、迷宫求解迷宫求解例五、例五、表达式求值表达式求值例六、例六、实现递归实现递归 例一、例一、数制转换数制转换 算法基于原理:N=(N div d)
6、d+N mod d 例如:例如:(1348)10=(2504)8,其运算过程如下:N N div 8 N mod 81348 168 4 168 21 0 21 2 5 2 0 2计计算算顺顺序序输输出出顺顺序序void conversion()InitStack(S);scanf(%d,N);while(N)Push(S,N%8);N=N/8;while(!StackEmpty(S)Pop(S,e);printf(%d,e);/conversion例二、例二、括号匹配的检验括号匹配的检验假设在表达式中()或()等为正确的格式,()或()或())均为不正确的格式。则 检验括号是否匹配的方法可用
7、“期待的急迫程度”这个概念来描述。分析可能出现的不匹配不匹配的情况:到来的右括弧并非是所“期待”的;例如:考虑下列括号序列:()1 2 3 4 5 6 7 8到来的是“不速之客”;直到结束,也没有到来所“期待”的括弧。算法的设计思想:算法的设计思想:1)凡出现左括弧左括弧,则进栈进栈;2)凡出现右括弧右括弧,首先检查栈是否空 若栈空栈空,则表明该“右括弧右括弧”多余多余,否则和栈顶元素和栈顶元素比较,若相匹配相匹配,则“左括弧出栈左括弧出栈”,否则表明不匹配不匹配。3)表达式表达式检验结束时结束时,若栈空栈空,则表明表达式中匹配正确匹配正确,否则表明“左括弧左括弧”有余有余。Status ma
8、tching(string&exp)int state=1;while(i=Length(exp)&state)switch of expi case 左括弧:Push(S,expi);i+;break;case”)”:if(NOT StackEmpty(S)&GetTop(S)=“(“Pop(S,e);ii+;else state=0;break;if(StackEmpty(S)&state)return OK;.例三、行编辑程序问题例三、行编辑程序问题如何实现?如何实现?“每接受一个字符即存入存储器每接受一个字符即存入存储器”?并不恰当!设立一个输入缓冲区,用以接受设立一个输入缓冲区,用以
9、接受用户输入的一行字符,然后逐行存用户输入的一行字符,然后逐行存入用户数据区,并假设入用户数据区,并假设“#”为退格为退格符,符,“”为退行符。为退行符。在用户输入一行的过程中,允许在用户输入一行的过程中,允许用户输入出差错,并在发现有误时用户输入出差错,并在发现有误时可以及时更正。可以及时更正。合理的作法是:假设从终端接受了这样两行字符:whli#ilr#e(s#*s)outchaputchar(*s=#+);则实际有效的是下列两行:while(*s)putchar(*s+);while(ch!=EOF&ch!=n)switch(ch)case#:Pop(S,c);break;case:Cl
10、earStack(S);break;/重置S为空栈 default:Push(S,ch);break;ch=getchar();/从终端接收下一个字符 ClearStack(S);/重置S为空栈if(ch!=EOF)ch=getchar();while(ch!=EOF)/EOF为全文结束符将从栈底到栈顶的字符传送至调用过程的数据区;例四、例四、迷宫求解迷宫求解通常用的是“穷举求解穷举求解”的方法求迷宫路径算法的基本思想基本思想是:若当前位置若当前位置“可通可通”,则纳入路,则纳入路径,继续前进径,继续前进;若当前位置若当前位置“不可通不可通”,则后退,则后退,换方向继续探索换方向继续探索;若四
11、周若四周“均无通路均无通路”,则将当前,则将当前位置从路径中删除出去。位置从路径中删除出去。设定当前位置的初值为入口位置;do 若当前位置可通若当前位置可通,则则将当前位置插入栈顶插入栈顶;若若该位置是出口位置,则则算法结束;否则切换否则切换当前位置的东邻方块为 新的当前位置;否则否则 while(栈不空)栈不空);求迷宫中一条从入口到出口的路径的算法:求迷宫中一条从入口到出口的路径的算法:若若栈不空且栈顶位置尚有其他方向未被探索栈不空且栈顶位置尚有其他方向未被探索,则则设定新的当前位置为:沿顺时针方向旋转 找到的栈顶位置的下一相邻块栈顶位置的下一相邻块;若若栈不空但栈顶位置的四周均不可通栈不
12、空但栈顶位置的四周均不可通,则则删去栈顶位置;/从路径中删去该通道块 若若栈不空,则则重新测试新的栈顶位置,直至直至找到一个可通的相邻块或出栈至栈空;若若栈空栈空,则则表明迷宫没有通路。限于二元运算符的表达式定义:表达式表达式:=(操作数操作数)+(运算符运算符)+(操作数操作数)操作数操作数:=简单变量简单变量|表达式表达式 简单变量简单变量:=标识符标识符|无符号整数无符号整数例五、例五、表达式求值表达式求值 表达式的三种标识方法:表达式的三种标识方法:设设 Exp=S1+OP+S2则称则称 OP+S1+S2 为前缀表示法前缀表示法 S1+OP+S2 为中缀表示法中缀表示法 S1+S2+O
13、P 为后缀表示法后缀表示法 例如:Exp=a b+(c d/e)f前缀式:+a b c/d e f中缀式:a b+c d/e f后缀式:a b c d e/f +结论结论:1)操作数之间的相对次序不变)操作数之间的相对次序不变;2)运算符的相对次序不同)运算符的相对次序不同;3)中缀式丢失了括弧信息,致使运算的次序不确定;4)前缀式的运算规则前缀式的运算规则为:连续出现的两个操作数和在它们连续出现的两个操作数和在它们之前且紧靠它们的运算符构成一之前且紧靠它们的运算符构成一个最小表达式个最小表达式;5)后缀式的运算规则后缀式的运算规则为:运算符在式中出现的顺序恰为运算符在式中出现的顺序恰为 表达
14、式的运算顺序表达式的运算顺序;每个运算符和在它之前出现每个运算符和在它之前出现 且且 紧靠它的两个操作数构成一个最小紧靠它的两个操作数构成一个最小 表达式。表达式。如何从后缀式求值?如何从后缀式求值?先找运算符,先找运算符,再找操作数再找操作数例如:例如:a b c d e/f +a bd/ec-d/e(c-d/e)f后缀表达式求值算法的基本思路是:算法的基本思路是:1)读入表达式;)读入表达式;2)若为操作数,则入栈;)若为操作数,则入栈;3)若为运算符,则弹出栈顶元素和下一元)若为运算符,则弹出栈顶元素和下一元素,参加运算,再将结果压入栈;素,参加运算,再将结果压入栈;使用两个工作栈:使用
15、两个工作栈:OPTROPTR:存运算符;:存运算符;OPNDOPND:存操作数或运算结果。:存操作数或运算结果。算法的基本思想是:算法的基本思想是:1 1)置操作数栈为空栈,表达式起始符)置操作数栈为空栈,表达式起始符“#”为运算符栈的栈底元素;为运算符栈的栈底元素;中缀表达式求值 2 2)依次读入表达式中每个字符,若是操作)依次读入表达式中每个字符,若是操作数则进数则进OPNDOPND栈,若是运算符,则和栈,若是运算符,则和OPTROPTR栈的栈顶运算符比较优先权后作相应操作,栈的栈顶运算符比较优先权后作相应操作,直至整个表达式求值完毕(即直至整个表达式求值完毕(即OPTROPTR栈顶元栈顶
16、元素和当前读入的字符均为素和当前读入的字符均为“#”););中缀表达式求值l如何从原表达式求得后缀式?如何从原表达式求得后缀式?每个运算符的运算次序要由它之后它之后的一个运算符的一个运算符来定,在后缀式中,优先数高的运算符领先于优先数低的运算符。分析“原表达式”和“后缀式”中的运算符:原表达式:a+b c d/e f 后缀式:a b c +d e/f 从原表达式求得后缀式的规律为:从原表达式求得后缀式的规律为:1)设立操作数栈;栈;2)设表达式的结束符为“#”,预设运算符栈的栈底为“#”;3)若当前字符是操作数,则直接发送给后缀式。4)若当前运算符的优先数高于栈顶运算符,则进栈;5)否则,退出
17、栈顶运算符发送给后缀式;6)“(”对它之前后的运算符起隔离作用,“)”可视为自相应左括弧开始的表达式的结束符。从原表达式求得后缀式的规律为:从原表达式求得后缀式的规律为:void transform(char suffix,char exp )InitStack(S);Push(S,#);p=exp;ch=*p;while(!StackEmpty(S)if(!IN(ch,OP)Pass(Suffix,ch);else if(ch!=#)p+;ch=*p;else Pop(S,ch);Pass(Suffix,ch);/while/CrtExptree switch(ch)case(:Push(S
18、,ch);break;case):Pop(S,c);while(c!=()Pass(Suffix,c);Pop(S,c)break;defult :while(Gettop(S,c)&(precede(c,ch)Pass(Suffix,c);Pop(S,c);if(ch!=#)Push(S,ch);break;/switch递归工作栈递归工作栈n每一次递归调用时,需要为过程中使用每一次递归调用时,需要为过程中使用的参数、局部变量等另外分配存储空间。的参数、局部变量等另外分配存储空间。n每层递归调用需分配的空间形成递归工每层递归调用需分配的空间形成递归工作记录,按后进先出的栈组织。作记录,按后进
19、先出的栈组织。局部变量局部变量返回地址返回地址参参 数数活动活动记录记录框架框架递归递归工作记录工作记录例六、实现递归例六、实现递归函数递归时的活动记录函数递归时的活动记录.Function().调用块函数块返回地址(下一条指令)局部变量 参数将所有的实在参数、返回地址等信息传递给被调用函数保存;为被调用函数的局部变量分配存储区;将控制转移到被调用函数的入口。当在一个函数的运行期间调用另一个函数时,在运行该被调用函数之前,需先完成三项任务:保存被调函数的计算结果;释放被调函数的数据区;依照被调函数保存的返回地址将控制转移到调用函数。从被调用函数返回返回调用函数之前之前,应该完成下列三项任务:多
20、个函数嵌套调用的规则是:此时的内存管理实行“栈式管理栈式管理”后调用先返回后调用先返回!例如:void main()void a()void b()a();b();/main /a /bMain的数据区函数a的数据区函数b的数据区 void hanoi(int n,char x,char y,char z)/将塔座x上按直径由小到大且至上而下编号为1至n/的n个圆盘按规则搬到塔座z上,y可用作辅助塔座。1 if(n=1)2 move(x,1,z);/将编号为的圆盘从x移到z3 else 4 hanoi(n-1,x,z,y);/将x上编号为至n-1的 /圆盘移到y,z作辅助塔5 move(x,n
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