第三章 栈与队列 习题及答案 一、基础知识题
3.1 设将整数1，2，3，4依次进栈，但只要出栈时栈非空，则可将出栈操作按任何次序夹入其中，请回答下述问题：
(1)若入、出栈次序为Push(1), Pop(),Push(2),Push(3), Pop(), Pop( ),Push(4), Pop( ),则出栈的数字序列为何(这里Push(i)表示i进栈，Pop( )表示出栈)?
(2) 能否得到出栈序列1423和1432?并说明为什么不能得到或者如何得到。
(3)请分析 1，2 ，3 ，4 的24种排列中，哪些序列是可以通过相应的入出栈操作得到的。 3.2 链栈中为何不设置头结点?
答：链栈不需要在头部附加头结点，因为栈都是在头部进行操作的，如果加了头结点，等于要对头结点之后的结点进行操作，反而使算法更复杂，所以只要有链表的头指针就可以了。 3.3 循环队列的优点是什么? 如何判别它的空和满?
答：循环队列的优点是：它可以克服顺序队列的\假上溢\现象，能够使存储队列的向量空间得到充分的利用。判别循环队列的\空\或\满\不能以头尾指针是否相等来确定，一般是通过以下几种方法：一是另设一布尔变量来区别队列的空和满。二是少用一个元素的空间。每次入队前测试入队后头尾指针是否会重合，如果会重合就认为队列已满。三是设置一计数器记录队列中元素总数，不仅可判别空或满，还可以得到队列中元素的个数。
3.4 设长度为n的链队用单循环链表表示，若设头指针，则入队出队操作的时间为何? 若只设尾指针呢?
答：当只设头指针时，出队的时间为1，而入队的时间需要n，因为每次入队均需从头指针开始查找，找到最后一个元素时方可进行入队操作。若只设尾指针，则出入队时间均为1。因为是循环链表，尾指针所指的下一个元素就是头指针所指元素，所以出队时不需要遍历整个队列。
3.5 指出下述程序段的功能是什么? (1) void Demo1(SeqStack *S){ int i; arr[64] ; n=0 ; while ( StackEmpty(S)) arr[n++]=Pop(S); for (i=0, i< n; i++) Push(S, arr[i]); } //Demo1
(2) SeqStack S1, S2, tmp; DataType x; ...//假设栈tmp和S2已做过初始化 while ( ! StackEmpty (&S1)) { x=Pop(&S1) ; Push(&tmp,x); } while ( ! StackEmpty (&tmp) ) { x=Pop( &tmp); Push( &S1,x); Push( &S2, x); }
(3) void Demo2( SeqStack *S, int m) { // 设DataType 为int 型 SeqStack T; int i; InitStack (&T); while (! StackEmpty( S)) if(( i=Pop(S)) !=m) Push( &T,i); while (! StackEmpty( &T)) { i=Pop(&T); Push(S,i); } }
(4)void Demo3( CirQueue *Q) { // 设DataType 为int 型 int x; SeqStack S; InitStack( &S); while (! QueueEmpty( Q )) {x=DeQueue( Q); Push( &S,x);} while (! StackEmpty( &s)) { x=Pop(&S); EnQueue( Q,x );} }// Demo3
(5) CirQueue Q1, Q2; // 设DataType 为int 型 int x, i , m = 0; ... // 设Q1已有内容， Q2已初始化过 while ( ! QueueEmpty( &Q1) ) { x=DeQueue( &Q1 ) ; EnQueue(&Q2, x); m++;} for (i=0; i< n; i++) { x=DeQueue(&Q2) ; EnQueue( &Q1, x) ; EnQueue( &Q2, x);}
二、算法设计题
3.6 回文是指正读反读均相同的字符序列，如\和\均是回文，但\不是回文。试写一个算法判定给定的字符向量是否为回文。(提示：将一半字符入栈)
3.7 利用栈的基本操作，写一个将栈S中所有结点均删去的算法void ClearStack( SeqStack *S)，并说明S为何要作为指针参数?
3.8 利用栈的基本操作， 写一个返回S中结点个数的算法 int StackSize( SeqStack S),并说明S为何不作为指针参数?
3.9 设计算法判断一个算术表达式的圆括号是否正确配对。 (提示： 对表达式进行扫描，凡遇到'('就进栈，遇')'就退掉栈顶的'('，表达式被扫描完毕，栈应为空。
3.10 一个双向栈S是在同一向量空间内实现的两个栈，它们的栈底分别设在向量空间的两端。 试为此双向栈设计初始化InitStack ( S ) 、入栈Push( S , i , x) 和出栈Pop( S , i )等算法， 其中i为0 或1， 用以表示栈号。
3.11 Ackerman 函数定义如下：请写出递归算法。
[ n+1 当m=0时
AKM ( m , n ) = \\{ AKM( m-1 ,1) 当m≠0 ，n=0时
[ AKM( m-1, AKM( m,n-1)) 当m≠0, n ≠ 0时
3.12 用第二种方法 ，即少用一上元素空间的方法来区别循环队列的队空和队满，试为其设计置空队，判队空，判队满、出队、入队及取队头元素等六个基本操作的算法。
3.13 假设以带头结点的循环链表表示队列，并且只设一个指针指向队尾元素站点(注意不设头指针) ，试编写相应的置空队、判队空 、入队和出队等算法。 3.14 对于循环向量中的循环队列，写出求队列长度的公式。
3.15 假设循环队列中只设rear和quelen 来分别指示队尾元素的位置和队中元素的个数，试给出判别此循环队列的队满条件，并写出相应的入队和出队算法，要求出队时需返回队头元素。 答案：
3.2 答：链栈不需要在头部附加头结点，因为栈都是在头部进行操作的，如果加了头结点，等于要对头结点之后的结点进行操作，反而使算法更复杂，所以只要有链表的头指针就可以了。
3.3 答：循环队列的优点是：它可以克服顺序队列的\假上溢\现象，能够使存储队列的向量空间得到充分的利用。判别循环队列的\空\或\满\不能以头尾指针是否相等来确定，一般是通过以下几种方法：一是另设一布尔变量来区别队列的空和满。二是少用一个元素的空间。每次入队前测试入队后头尾指针是否会重合，如果会重合就认为队列已满。三是设置一计数器记录队列中元素总数，不仅可判别空或满，还可以得到队列中元素的个数。
3.4答：当只设头指针时，出队的时间为1，而入队的时间需要n，因为每次入队均需从头指针开始查找，找到最后一个元素时方可进行入队操作。若只设尾指针，则出入队时间均为1。因为是循环链表，尾指针所指的下一个元素就是头指针所指元素，所以出队时不需要遍历整个队列。
3.5 答： (1)程序段的功能是将一栈中的元素按反序重新排列，也就是原来在栈顶的元素放到栈底，栈底的元素放到栈顶。此栈中元素个数限制在64个以内。
(2)程序段的功能是利用tmp栈将一个非空栈的所有元素按原样复制到一个空栈当中去。 (3)程序段的功能是将一个非空栈中值等于m的元素全部删去。
(4)程序段的功能是将一个循环队列反向排列，原来的队头变成队尾，原来的队尾变成队头。 (5)首先指出程序可能有印刷错误，for语句中的n应为m才对。这段程序的功能是将队列1的所有元素复制到队列2中去，但其执行过程是先把队列1的元素全部出队，进入队列2，然后再把队列2的元素复制到队列1中。 3.6 解：根据提示，算法可设计为：
//ishuiwen.h 存为头文件
int IsHuiwen( char *S) { SeqStack T; int i , l; char t; InitStack( &T); l=strlen(S); //求向量长度 for ( i=0; i // 以下程序用于验证上面的算法 //以下是栈定义( 存为stack.h) //出错控制函数 #include void Error(char * message) { fprintf(stderr, \ exit(1); } // 定义栈类型 #define StackSize 100 typedef char Datatype; typedef struct{ Datatype data[StackSize]; int Top; } SeqStack; void InitStack( SeqStack *S) { //初始化(置空栈) S->Top=-1; } int EmptyStack(SeqStack *S) { //判栈空 return S->Top == -1; } int FullStack (SeqStack *S) { // 判栈满 return S->Top==StackSize-1; } void Push (SeqStack *S , Datatype x) { //进栈 if(FullStack(S)) Error(\ S->data[++S->Top]=x; } Datatype Pop(SeqStack *S) { // 出栈(退栈) if (EmptyStack( S) ) Error( \ return S->data[S->Top--]; } //取栈顶元素(略) //----------------------------------------------- //以下是主程序 #include