Cấu Trúc Dữ Liệu & Giải Thuật

Stack and Queue

GV : Phạm Ngọc NamKhoa : CNTTEmail: tgtnam3012@gmail.com

2

Stack (Ngăn xếp)

3

Queue (Hàng Đợi)

4

Giới thiệu

Một số hình ảnh thông dụng

5

Ngăn xếp là cấu trúc chứa các đối tượng làm việc theo cơ chế “ vào sau ra trước” (Last in First out). đối tượng có thể được thêm vào bất kỳ lúc nào, nhưng chỉ có đối tượng vào sau cùng mới được phép lây ra khỏi ngăn xếp.

Giới thiệu

Định nghĩa:

6

Lưu trữ Ngăn Xếp. khởi tạo Stack rỗng Kiểm tra Ngăn Xếp rỗng. Thêm một phần tử vào Ngăn Xếp. Lấy một phần tử ra khỏi Ngăn Xếp. Lấy thông tin của phần tử đầu Ngăn Xếp.

Các thao tác trên ngăn xếp

7

Thêm vào đầu danh sách(AddHead): phần tử mới thêm nằm ở đầu danh sách Truy xuất danh sách: Truy xuất phần tử nằm ở đầu trước.=> Thích hợp với tính chất của Ngăn Xếp.

Lưu trữ Stack bằng DSLK

8

Lưu trữ Stack bằng DSLK

9

Cài đặt khai báo cấu trúc 1 phần tử trong Stack struct NodeStack{

dataType data;NodeStack *pNext;

}; khai báo cấu trúc Stack

struct Stack{

int count;NodeStack *pHead;

};

Lưu trữ Stack bằng DSLK

10

Cài đặt: void InitStack(Stack &s){

s.count = 0;s.pHead==NULL)

}

Khởi tạo Stack

11

Ngăn xếp rỗng khi không chứa phần tử nào. Cài đặt: bool IsEmpty(const Stack s){

if(s.pHead==NULL)return true;

return false;}

Kiểm tra Stack Rỗng

12

Ngăn xếp đầy khi không thể cấp phát thêm vùng nhớ. Khi thêm 1 phần tử vào Ngăn Xếp, nếu không cấp phát được vùng nhớ => Thông báo ngăn xếp đầy.

Kiểm tra Stack đầy

bool IsFull(const Stack &s){

NodeStack *pNew=new NodeStack;if(pNew == NULL)// nếu ko tạo đc stack đầy

return true;return false;// stack ko đầy

}

13

Giải Thuật: Tương tự thao tác thêm đầu(AddHead). Nếu không thêm được(do không cấp phát được vùng nhớ) trả về giá trị cho biết ngăn xếp đầy.

Cài đặt:

Thêm một phần tử

14

Cài đặt: int Push(Stack &s, int x)

{ NodeStack *pNew = new NodeStack;if(pNew == NULL)

return 0;// ko cấp phát được vùng nhớ, stack đầy

pNew -> data = x;pNew -> pNext = NULL;if(s.pHead == NULL){

s.pHead = pNew;return 1;

}else{

pNew -> pNext = s.pHead;s.pHead = pNew;return 1;

}

}

Thêm một phần tử

15

Cài đặt cách khác int Push(Stack &s, int x)

{ if(IsFull(s))

return 0;// stack đầy ko thêm đcNodeStack *pNew = new NodeStack;pNew -> data = x;pNew -> pNext = s.pHead;s.pHead = pNew;s.count ++;return 1; // thêm thành công

}

Thêm một phần tử

16

Lấy đối tượng ở đầu Ngăn Xếp ra khỏi Ngăn Xếp và trả về giá trị của đối tượng đó. Nếu Stack rỗng báo lỗi. Thuật toán:

kiểm tra Ngăn Xếp rỗng hay không Nếu không:

Ghi nhận giá trị của phần tử ở đầu Ngăn Xếp. Xóa phần tử đầu ra khỏi Ngăn Xếp. Trả về giá trị đã ghi nhận.

Lấy một phần tử ra khỏi ngăn xếp

17

Cài đặt DataType * Pop(Stack &s){

// Kiểm tra Ngăn Xếp rỗngif(……………….)

return 0;// Ghi nhận giá trị đầu Ngăn Xếpdatatype x= l.pHead->data;// Xóa đầu Ngăn Xếp/ / Trả về giá trị đã ghi nhânreturn …;

}

Lấy một phần tử ra khỏi ngăn xếp

18

Cài đặt int Pop(Stack &s){

if(s.pHead = = NULL)return 0; // stack rỗng không lấy ra được

NodeStack * pNew = s.pHead;s.pHead = pNew ->pNext;delete pNew ;s.count --;return 1; // xóa thành công

}

Lấy một phần tử ra khỏi ngăn xếp

19

Cài đặt int Pop(Stack &s, int &outdata){

if(IsEmpty(s))return 0; // stack rỗng không lấy ra được

NodeStack * pNew = s.pHead;outdata = pNew -> data;s.pHead = pNew ->pNext;delete pNew ;s.count --;return 1; // lấy ra thành công

}

Lấy một phần tử ra khỏi ngăn xếp

20

Lưu vết trong các giải thuật “back-tracking” Bài toán “N quân hậu”

Các ứng dựng của Stack

21

Queue (Hàng Đợi)

21

22

Queue là cấu trúc chứa các đối tượng làm việc theo qui tắc “ Vào sau ra trước(FIFO)”. Các đối tượng có thể được thêm vào hàng đợi bất kì lúc nào nhưng chỉ có đối tượng thêm vào đầu tiên mới được lấy ra khỏi hàng đợi.

Việc thêm vào diễn ra ở cuối, việc lấy ra diễn ra ở đầu.

Giới thiệu

23

Lưu trữ Queue. kiểm tra Queue rỗngThêm một phần tử vào cuối Queue. Lấy một phần tử ở đầu ra khỏi Queue. Lấy thông tin của đối tượng ỏ đầu Queue.

Các thao tác trên Queue

24

Khai báo hàng đợi như một DSLK với phần tử đầu (pHead) và đuôi (pTail). Phần tử đầu: nơi lấy dữ liệu hàng đợi ra.Phần tử đuôi: nơi thêm phần tử vào

Lưu trữ Queue bằng DSLK

25

Hàng đợi rỗng khi không có phần tử nào (DS rỗng)

Kiểm tra Queue rỗng

Cài đặt bool IsEmpty(NodeQueue *q){

if(q->pHead = = NULL)return true;

return false;}

26

Hàng đợi đầy khi không thể cấp phát thêm vùng nhớ.

Kiểm tra Queue đầy

Khi thêm 1 phần tử vào hàng đợi, nếu không cấp phát được vùng nhớ -> Thông báo hàng đợi đầy Cài đặt bool IsFull(…)

{ if(…)…

}

27

Giải thuật: Tương tự thao tác thêm cuối.

Thêm phần tử vào cuối Queue

Nếu không thêm được (do không cấp phát được vùng nhớ) trả về giá trị cho biết hàng đợi đầy Cài đặt: int EnQueue (NODE *&pHead, NODE *&pTail, Data x) {

//tạo 1 nút mớiif(<không tạo được>)

return 0;//thêm nút mới vào đuôireturn 1;

}

28

Giải thuật: Ghi nhận giá trị của phần tử ở đầu hàng đợi. Xóa phần tử đầu ra khỏi hàng đợi. Trả về giá trị đã ghi nhận.

Lấy phần tử đầu ra khỏi Queue

Cài đặt: Data DeQueue(NODE*& pHead, NODE*& pTail) {

//kiểm tra Queue rỗng?if(…)

return …;////ghi nhận giá trị đầu QueueData x = pHead -> data;//xóa đầu Queue…//trả về giá trị đã ghi nhậnreturn _______;

}

29

Giải thuật: Chỉ lấy thông tin của đối tượng đầu hàng đợi mà không

hủy đối tượng khỏi hàng đợi.

Lấy phần tử đầu Queue

Cài đặt: Kiểm tra hàng đợi rỗng? Trả về giá trị của phần tử đầu hàng đợi.

Data DeQueue(NODE*& pHead) {

….}

30

Sử dụng giải 1 số bài toán lý thuyết đồ thị.…

Các ứng dựng của Queue