《数据结构与算法分析:C语言描述_原书第二版》CH3表、栈和队列_reading notes

表、栈和队列是最简单和最基本的三种数据结构。基本上，每个有意义的程序都将明晰地至少使用一种这样的数据结构，好比栈在程序中老是要间接地用到，无论你在程序中是否作了声明。

本章学习重点：

• 理解抽象数据类型（ADT）的概念学习如何对表进行有效的操做
• 熟悉栈ADT及其在实现递归方面的应用
• 熟悉队列ADT及其在操做系统和算法设计中的应用

ADT

抽象数据类型（abstract data type）是一个操做的集合，是数学的抽象，在ADT中不涉及如何实现操做的集合，这能够看做是模块化设计的扩充。对于每种ADT并不存在什么法则来告诉咱们必需要有哪些操做，这是一个设计决策、错误处理和关系重组，通常取决于程序设计者。

表ADT

表能够用数组来实现，查找操做以线性时间执行，插入和删除操做的最坏状况为O(N)。因为插入和删除的低效以及表的大小必须事先已知，因此简单数组通常不用来实现表这种数据结构。为了不插入和删除的时间开销，咱们须要容许表能够不连续存储，不然表的部分或所有须要总体移动。程序设计中经常留出一个称之为表头（header）或哑结点（dummy node）的标志结点，它解决了几个棘手的问题：从表头插入元素；删除表头元素；通常删除问题，须要记住被删除元素前面的表元。

三个用例：

• 计算一元多项式，对于大部分项都有的稠密多项式能够用数组来实现，反之其运行时间不被接受，这时候能够用链表快速实现之。
• 实现基数排序。
• 多重表。多名学生随机选多门课（40000名学生和2500门课）用多表实现比二维数组实现高效得多。

栈ADT

栈是限制插入和删除只能在一个位置上进行的表，该位置是表的末端，叫作栈的顶，只有栈顶元素是能够访问的。栈有时也称LIFO（后进先出）表。同表同样，栈既能够用数组，也能够用链表来实现。因为CreateStack在栈的数组实现中须要一个初始化数组长度的参数，而在链表实现中不须要参数，所以后者的实现中不添加哑元的话，那么这个使用栈的例程就须要知道正在使用的是哪一种方法。不幸的是，效率和软件理想主义经常发生冲突。

三个应用：

• 平衡符号，能够用于编译器检查程序的语法错误。　　

　　     算法描述：作一个空栈，读入字符直到文件尾。若是字符是一个开放符号，则将其推入栈中。若是字符是一个封闭符号，

　　　　则当栈空时报错。不然，将栈元素弹出。若是弹出的符号不是对应的开放符号，则报错。在文件尾，若是栈非空则报错。

　　　　能够看出，算法是线性的且是在线（on-line）的。　　

• 后缀表达式。如操做4.99 * 1.06 + 5.99 + 6.99 * 1.06采用后缀（postfix）或逆波兰（reverse Polish）记法：4.99 1.06 * 5.99 + 6.99 1.06 * +　　

　　　   算法描述：当见到一个数时就把它推入栈中，遇到一个运算符时就做用于从该栈弹出的两个数上，将所得结果推入栈中。

　　　　时间花费O(N).除此以外，咱们还能够用栈将一个标准形式（也称中缀式（infix））转换成后缀式。　　

• 函数调用。很少说了，CSAPP比这里详细得多。

队列ADT

像栈同样，队列也是表。然而，使用队列时插入在一端进行而删除则在另外一端进行。队列能够用数组实现也能够用链表实现。 

三个应用：

• 看成业送交给一台行式打印机，它们就按照到达的顺序被排列起来。所以，被送往行式打印机的做业基本上是放在一个队列中。这个例子是关于计算机网络的。用许多中PC机的网络设置，其中磁盘是放在一台叫作文件服务器的机器上的。使用其余计算机的用户是按照先到先使用的原则访问文件的，所以其数据结构是一个队列。进一步的例子：
• 当全部的接线员忙的不可开交的时候，对大公司的传呼通常都被放在一个队列中。             
• 在大规模的大学里，若是全部的终端都被占用，因为资源有限，学生们必须在一个等待表上签字。在终端上呆的时间最长的学生将首先被强制离开，而等待时间最长的学生则将是下一个被容许使用终端的用户。正如栈同样，队列还有其余丰富的用途，这样一种简单的数据结构居然可以如此重要，实在使人惊奇。

Summary

本章描述了一些ADT的概念，而且利用三种最多见的抽象数据类型（ADT）阐述了这个概念。主要目的就是将抽象数据类型的具体实现与它们的功能分开。程序必须知道操做都作些什么，可是若是不知道如何去作实际上更好。　　

表、栈和队列或许在所有计算机科学中是三个基本的数据结构，大量的例子证实了它们普遍的用途。特别地。咱们看到栈是如何用来记录过程和函数调用的，已经递归其实是如何实现的。理解这些过程是很是重要的，其缘由不仅是由于它使得过程语言成为可能，并且还由于知道递归的实现从而消除了围绕其使用的大量谜团。虽然递归很是强大，可是它并非彻底随意的操做；递归的误用和乱用可能致使程序崩溃。