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python实现堆栈与队列的方法
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本文实例讲述了python实现堆栈与队列的方法。分享给大家供大家参考。具体分析如下：
1、python实现堆栈，可先将Stack类写入文件stack.py，在其它程序文件中使用from stack import Stack，然后就可以使用堆栈了。
stack.py的程序:
代码如下:class Stack():
def __init__(self,size):
self.size=size;
self.stack=[];
self.top=-1;
def push(self,ele): #入栈之前检查栈是否已满
if self.isfull():
raise exception("out of range");
else:
self.stack.append(ele);
self.top=self.top+1;
def pop(self): # 出栈之前检查栈是否为空
if self.isempty():
raise exception("stack is empty");
else:
self.top=self.top-1;
return self.stack.pop();
def isfull(self):
return self.top+1==self.size;
def isempty(self):
return self.top==-1;
再写一个程序文件，stacktest.py,使用栈，内容如下:
代码如下:#!/usr/bin/python
from stack import Stack
s=Stack(20);
for i in range(3):
s.push(i);
s.pop()
print s.isempty();
2、python 实现队列:
复制代码代码如下:class Queue():
def __init__(self,size):
self.size=size;
self.front=-1;
self.rear=-1;
self.queue=[];
def enqueue(self,ele): #入队操作
if self.isfull():
raise exception("queue is full");
else:
self.queue.append(ele);
self.rear=self.rear+1;
def dequeue(self): #出队操作
if self.isempty():
raise exception("queue is empty");
else:
self.front=self.front+1;
return self.queue[self.front];
def isfull(self):
return self.rear-self.front+1==self.size;
def isempty(self):
return self.front==self.rear;
q=Queue(10);
for i in range(3):
q.enqueue(i);
print q.dequeue();
print q.isempty();
希望本文所述对大家的Python程序设计有所帮助。
concat()连接两个或更多的数组，并返回结果。
join()把数组的所有元素放入一个字符串。元素通过指定的分隔符进行分隔。
pop()删除并返回数组的最后一个元素
push()向数组的末尾添加一个或更多元素，并返回新的长度。
reverse()颠倒数组中元素的顺序。
shift()删除并返回数组的第一个元素
slice()从某个已有的数组返回选定的元素
sort()对数组的元素进行排序
splice()删除元素，并向数组添加新元素。
tosource()返回该对象的源代码
tostring()把数组转换为字符串，并返回结果。
tolocalestring()把数组转换为本地数组，并返回结果。
unshift()向数组的开头添加一个或更多元素，并返回新的长度。
valueof()返回数组对象的原始值
include malloc.h #include stdio.h #include ctype.h//判断是否为字符的函数的头文件 #define maxsize 100 typedef int elemtype; typedef struct sqstack sqstack;//由于sqstack不是一个类型 而struct sqstack才是 char ch[7]=;//把符号转换成一个字符数组 int f1[7]=;//栈内元素优先级 int f2[7]=;//栈外的元素优先级 struct sqstack { elemtype stack[maxsize]; int top; }; void Initstack(sqstack *s) { s-top=0; } void Push(sqstack *s,elemtype x) { if(s-top==maxsize-1) printf("Overflow\n"); else { s-top++; s-stack[s-top]=x; } } void Pop(sqstack *s,elemtype *x) { if(s-top==0) printf("underflow\n"); else { *x=s-stack[s-top]; s-top--; } } elemtype Gettop(sqstack s) { if(s.top==0) { printf("underflow\n"); return 0; } else return s.stack[s.top]; } elemtype f(char c) { switch(c) { case '+': return 0; case '-': return 1; case '*': return 2; case '/': return 3; case '(': return 4; case ')': return 5; default: return 6; } } char precede(char c1,char c2) { int i1=f(c1); int i2=f(c2);//把字符变成数字 if(f1[i1]f2[i2])//通过原来设定找到优先级 return ''; else if(f1[i1]f2[i2]) return ''; else return '='; } int Operate(elemtype a,elemtype theta,elemtype b) { int sum; switch(theta) { case 0: sum=a+b; break; case 1: sum=a-b; break; case 2: sum=a*b; break; default: sum=a/b; } return sum; } EvaluateExpression() { char c; int i=0,sum=0; int k=1,j=1;//设置了开关变量 elemtype x,theta,a,b; sqstack OPTR,OPND; Initstack(OPTR); Push(OPTR,f('#'));//0压入栈 Initstack(OPND); c=getchar(); if(c==ch[2]||c==ch[3]||c==ch[5]||c==ch[6])//先对＋和-的情况忽略和左括号的情况 { printf("错误1 \n"); k=0; return 0; } if(c==ch[0]) c=getchar();//如果是＋，把它覆盖 if(c==ch[1]) { j=0; c=getchar();//也把－号覆盖 } while(c!='#'||ch[Gettop(OPTR)]!='#') { if(isdigit(c)) { sum=0; while(isdigit(c)) { if(!j) { sum=sum*10-(c-'0');//实现了数字串前面有负号（之前是：sum=-(sum*10)-(c-'0')结果是－12＋13＝21） } else sum=sum*10+(c-'0'); c=getchar(); } Push(OPND,sum);//如果还是数字先不压栈，把数字串转化成十进制数字再压栈 j=1; } else if(k) { switch(precede(ch[Gettop(OPTR)],c)) { case'': Push(OPTR,f(c));//把它们整型化 c=getchar(); if(c==ch[0]||c==ch[1]||c==ch[2]||c==ch[3]||c==ch[5]||c=='\n')//要除去下个是‘（’的情况 也把以运算符归到这里来 { printf("出错2\n"); k=0; return 0;//加了开关变量和返回0的值使程序更以操作 } break; case'=': Pop(OPTR,x); c=getchar(); if(c==ch[0]||c==ch[1]||c==ch[2]||c==ch[3]||c==ch[5]||c=='\n')//把ch[6]的情况也忽略了但此时并没有注意到右括号后面右运算符的情况 { printf("出错2\n"); k=0; return 0; } break; case'': Pop(OPTR,theta); Pop(OPND,b); Pop(OPND,a);//注意这里是谁先出栈 Push(OPND,Operate(a,theta,b)); break; } } }//在这里判断是否以运算符结束是不对的 return(Gettop(OPND)); } main() { int result; printf("输入你的算术表达式：\n"); result=EvaluateExpression(); printf("结果是 :%d\n",result); return 0; } : 本计算器利用堆栈来实现。 1、定义后缀式计算器的堆栈结构 因为需要存储的单元不多，这里使用顺序栈，即用一维数组来模拟堆栈： #define MAX 100 int stack[MAX]; int top=0; 因此程序中定义了长度为MAX的一维数组，这里MAX用宏定义为常数100，我们可以修改宏定义而重新定义堆栈的大小。 整型数据top为栈顶指示，由于程序开始时堆栈中并无任何数据元素，因此top被初始化为0。 2、存储后缀式计算器的运算数 我们定义了堆栈stack[MAX]后，就可以利用入栈操作存储先后输入的两个运算数。 下面看一下是如何实现的： int push(int i) /*存储运算数，入栈操作*/ { if(topMAX) { stack[++top]=i; /*堆栈仍有空间，栈顶指示上移一个位置*/ return 0; } else /*堆栈已满，给出错误信息，返回出错指示*/ { printf("The stack is full"); return ERR; } } 我们在调用函数push时，如果它的返回值为0，说明入栈操作成功；否则，若返回值为ERR(在程序中说明为-1)，说明入栈操作失败。 3、从堆栈中取出运算数 当程序中读完了四则运算符后，我们就可以从堆栈中取出已经存入的两个运算数，构成表达式，计算出结果。取出运算数的函数采用的正是出栈算法。在本例中，实现该算法的函数 为pop(): int pop(); /*取出运算数，出栈操作*/ { int var; /*定义待返回的栈顶元素*/ if(top!=NULL) /*堆栈中仍有数据元素*/ { var=stack[top--]; /*堆栈指示下移一个位置*/ return var; } else /*堆栈为空，给出错误信息，并返回出错返回值*/ printf("The stack is cmpty!\n"); return ERR; } 同样，如果堆栈不为空，pop()函数返回堆栈顶端的数据元素，否则，给出栈空提示，并返回错误返回值ERR。 4、设计完整的后缀式计算器 有了堆栈存储运算数，后缀式计算器的设计就很简单了。程序首先提示用户输入第一个运算数，调用push()函数存入堆栈中；而后提示用户输入第二个运算数，同样调用push()函数存入堆栈中。接下来，程序提示用户输入+,-,*,/四种运算符的一种，程序通过switch_case结构判断输入运算符的种类，转而执行不同的处理代码。以除法为例，说明程序的执行流程： case '/': b=pop(); a=pop(); c=a/b; printf("\n\nThe result is %d\n",c); printf("\n"); break; 程序判断用户输入的是除号后，就执行上述代码。首先接连两次调用pop()函数从堆栈中读出先前输入的运算数，存入整型数a和b中；然后执行除法运算，结果存入单元c中。这时需要考虑究竟谁是被除数，谁是除数。由于开始我们先将被除数入栈，根据堆栈“先进后出”的原则，被除数应该是第二次调用pop()函数得到的返回值。而除数则是第一次调用pop()函数得到的返回值。 最后程序打印出运算结果，并示提示用户是否继续运行程序： printf("\t Continue?(y/n):"); l=getche(); if(l=='n') exit(0); 如果用户回答是"n"，那么结束程序，否则继续循环。 完整的程序代码如下： #includestdio.h #includeconio.h #includestdlib.h #define ERR -1 #define MAX 100 /*定义堆栈的大小*/ int stack[MAX]; /*用一维数组定义堆栈*/ int top=0; /*定义堆栈指示*/ int push(int i) /*存储运算数,入栈操作*/ { if(topMAX) { stack[++top]=i; /*堆栈仍有空间，栈顶指示上移一个位置*/ return 0; } else { printf("The stack is full"); return ERR; } } int pop() /*取出运算数，出栈操作*/ { int var; /*定义待返回的栈顶元素*/ if(top!=NULL) /*堆栈中仍有元素*/ { var=stack[top--]; /*堆栈指示下移一个位置*/ return var; /*返回栈顶元素*/ } else printf("The stack is empty!\n"); return ERR; } void main() { int m,n; char l; int a,b,c; int k; do{ printf("\tAriothmatic Operate simulator\n"); /*给出提示信息*/ printf("\n\tPlease input first number:"); /*输入第一个运算数*/ scanf("%d",m); push(m); /*第一个运算数入栈*/ printf("\n\tPlease input second number:"); /*输入第二个运算数*/ scanf("%d",n); push(n); /*第二个运算数入栈*/ printf("\n\tChoose operator(+/-/*//):"); l=getche(); /*输入运算符*/ switch(l) /*判断运算符，转而执行相应代码*/ { case '+': b=pop(); a=pop(); c=a+b; printf("\n\n\tThe result is %d\n",c); printf("\n"); break; case '-': b=pop(); a=pop(); c=a-b; printf("\n\n\tThe result is %d\n",c); printf("\n"); break; case '*': b=pop(); a=pop(); c=a*b; printf("\n\n\tThe result is %d\n",c); printf("\n"); break; case '/': b=pop(); a=pop(); c=a/b; printf("\n\n\tThe result is %d\n",c); printf("\n"); break; } printf("\tContinue?(y/n):"); /*提示用户是否结束程序*/ l=getche(); if(l=='n') exit(0); }while(1); } : #include stdio.h #include conio.h #include malloc.h #include stdlib.h #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define OK 1 #define ERROR 0 #define INFEASIBLE -1 #define OVERFLOW -2 typedef int Status; #define STACK_INIT_SIZE 100 //初始分配量 #define STACKINCREMENT 10 //存储空间的分配增量 typedef char ElemType; typedef ElemType OperandType; //操作数 typedef char OperatorType; typedef struct { ElemType *base; ElemType *top; int stacksize; }SqStack; Status InitStack(SqStack S) { //构造一个空栈S S.base = (ElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(ElemType)); if(!S.base) exit (OVERFLOW); S.top = S.base; S.stacksize = STACK_INIT_SIZE; return OK; } Status GetTop(SqStack S){ ElemType e; if (S.top == S.base) return ERROR; e = *(S.top-1); return e; } Status Push (SqStack S,ElemType e) { //插入元素e为新的栈顶元素 if (S.top - S.base = S.stacksize){ S.base = (ElemType *) realloc ( S.base, (S.stacksize + STACKINCREMENT) * sizeof(ElemType)); if(!S.base) exit (OVERFLOW); S.top = S.base + S.stacksize; S.stacksize += STACKINCREMENT; } *S.top++ = e; return OK; } Status Pop (SqStack S,ElemType e){ //若栈不空，则删除S的栈顶元素，用e返回其值，并返回OK；否则返回ERROR if(S.top == S.base) return ERROR; e = * --S.top; return OK; } char In(char c,char OP[]) { if(c=35 c=47) return 1; else return 0; } char OP[8]=; int m[7][7]={1,1,2,2,2,1,1, 1,1,2,2,2,1,1, 1,1,1,1,2,1,1, 1,1,1,1,2,1,1, 2,2,2,2,2,0,-1, 1,1,1,1,-1,1,1, 2,2,2,2,2,-1,0};//1 2 0 = -1 不存在 char Precede(char i,char j) { int a,b; char *p; for(p=OP,a=0;*p!='\0';p++,a++) if(*p==i) break; for(p=OP,b=0;*p!='\0';p++,b++) if(*p==j) break; if(m[a][b]==1) return ''; else if(m[a][b]==2) return ''; else if(m[a][b]==0) return '='; else return 'O'; } char Operate(char a,char theta,char b) { if(a47) a=atoi(a); if(b47) b=atoi(b); switch(theta) { case '+': return a+b; break; case '-': return a-b; break; case '*': return a*b; break; case '/': return a/b; break; } } OperandType EvaluateExpression() { SqStack OPTR,OPND; OperandType a,b,c; OperatorType theta; InitStack(OPTR); Push(OPTR,'#'); InitStack(OPND); c=getchar(); while (c!='#' || GetTop(OPTR)!='#') { if (!In(c,OP)) else switch(Precede(GetTop(OPTR),c)) { case '' : Push(OPTR,c); c = getchar(); break; case '=' : Pop(OPTR,c); c = getchar(); break; case '' : Pop(OPTR,theta); Pop(OPND,b); Pop(OPND,a); Push(OPND,Operate(a,theta,b)); break; } } return GetTop(OPND); } void main() { printf("(以#为结束符)\n"); printf("请输入：\n"); int a; a=(int)EvaluateExpression(); printf("%d",a); getch(); } : ls都正确 : C++ In Action这本书里面有表达式求值的详细项目分析. : 数据结构的书里面都有的,仔细看一下 : studyall123的只能对0到9的数字运算才有效,对于10以上的数字就不行!不知道有没有更好的方法! : 现在的人，连google一下都懒啊 : 实际上是按照逆波兰式的顺序让输入的表达式入栈，再根据运算符优先级来计算。 : lenrning!
不用困扰啊，你试着做就很轻松解决了。关键是选对方法。
办法有不少于2种。 比较正式的做法是
先用递归把函数参数解析出来
当解析到最后一层时，把上一层的函数保留下来，最后只保留最后一层的函数名和最后一层的参数名。放在堆栈里。
将结果把按顺序打印出来
我想困扰你的应该是你对递归算法，或者是堆栈的原理不太熟悉。另外就是对python的数组这个数据结构的push,pop方法不熟悉。
你分别单独练习，练熟了，再做这道题就很轻松了。
还有一种偏门的方法，直接统计括号数，然后计算括号层数。倒数一层，找到匹配的括号对，把括号对里的函数提出来，再用,进行split，最后再用join接起来。这样代码量，估计3-4行就解决问题了。也不需要递归与堆栈。不过，这样一来，你的老师要失望了。他的目标应该是让你练习递归的。
在一个 最小堆 (min heap) 中，如果 P 是 C 的一个父级节点，那么 P 的 key（或 value) 应小于或等于 C 的对应值。 正因为此，堆顶元素一定是最小的，我们会利用这个特点求最小值或者第 k 小的值。
在一个 最大堆 (max heap) 中，P 的 key（或 value) 大于或等于 C 的对应值。
以python为例，说明堆的几个常见操作，这里需要用到一个内置的包：heapq
python中使用堆是通过传入一个数组，然后调用一个函数，在原地让传入的数据具备堆的特性
需要注意的是，heapify默认构造的是小顶堆（min heap），如果要构造大顶堆，思路是把所有的数值倒转，既* -1，例如：
使用heapq提供的函数： heappop 来实现
具体使用方式参考 初始化Heapify
使用heapq提供的函数： heappush 来实现
同时heapq还提供另外一个函数： heappushpop ，能够在一个函数实现pushpop两个操作；顺序是：先push再pop
根据官方文档的描述，这个函数会比先在外围先调用heappush，再调用heappop，效率更高
先pop数据再push数据，和heappushpop的顺序是反着的； 同样的，这样调用的性能也会比先调用heappop再调用heappush更好
如果pop的时候队列是空的，会抛出一个异常
可以通过 heapq.merge 将多个 已排序 的输入合并为一个已排序的输出，这个本质上不是堆；其实就是用两个指针迭代
对于这个问题，有一个算法题可以实现相同的功能
从 iterable 所定义的数据集中返回前 n 个最大/小元素组成的列表。
函数为： heapq.nlargest() | heapq.nsmallest()
heapq - Heap queue algorithm - Python 3.10.4 documentation
