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Python数据结构——栈、队列的实现(一)

2019-11-14 17:50:17
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1. 栈

栈(Stack)是限制插入和删除操作只能在一个位置进行的表,该位置是表的末端,称为栈的顶(top)。栈的基本操作有PUSH(入栈)和POP(出栈)。栈又被称为LIFO(后入先出)表。

1.1 栈的实现

class Stack(object):    def __init__(self):        self.stack=[]    def isEmpty(self):        return self.stack==[]    def push(self,item):        self.stack.append(item)    def pop(self):        if self.isEmpty():            raise IndexError,'pop from empty stack'        return self.stack.pop()    def peek(self):        return self.stack[-1]    def size(self):        return len(self.stack)

1.2 栈应用

1.2.1 检查程序中成对的符号

程序的语法错误经常是由缺少一个符号造成的。可用栈来检查符号是否成对。做一个空栈,如果字符是开放符号('({[')则将其push栈中。如果符号是个闭合符号(')]}'),则当栈空时报错,对应'()}'的错误。否则,将栈pop,如果弹出的符号不是对应的开放符号,则报错,对应'(}'的错误。文件末尾,如果栈为空,则报错,对应'({}'的错误。

 

def match(i,j):    opens='([{'    closes=')]}'    return opens.index(i)==closes.index(j)def syntaxChecker(string):    stack=Stack()    balanced=True    for i in string:        if i in '([{':            stack.push(i)        elif i in ')]}':            if stack.isEmpty():                balanced=False                break            else:                j=stack.pop()                if not match(j,i):                    balanced=False                    break    if not stack.isEmpty():        balanced=False    return balanced

1.2.2 进制转换

十进制转换二进制:把十进制转成二进制一直分解至商数为0。从最底左边数字开始读,之后读右边的数字,从下读到上。

来自《PRoblem Solving with Algorithms and Data Structures》的图片:

代码:

def decimal_to_bin(dec):    stack=Stack()    cur=dec    while cur>0:        a=cur%2        cur=cur/2        stack.push(a)    binstr=''    while not stack.isEmpty():        binstr+=str(stack.pop())    return binstr

1.2.3  后缀记法

后缀记法(postfix),使用一个栈,见到一个数时入栈,遇到一个运算符时就作用于从栈弹出的两个元素,将结果弹入栈中。

(7+8)/(3+2)可以写作7 8 + 3 2 + /

来自《Problem Solving with Algorithms and Data Structures》的图片:

 中缀到后缀的转换:当读到一个操作数的时候,放到输出中。读到操作符(+,-,*,/)时,如果栈为空,则压入栈中,否则弹出栈元素放到输出中直到发现优先级更低的元素为止。读到'(',压入栈中,读到')',弹出栈元素并发到输出中直到发现'('为止。在末尾,将栈元素弹出直到该栈变成空栈。

来自《Problem Solving with Algorithms and Data Structures》的图片:

 

def infixtoPostfix(infix):    a={}    a['*']=3    a['/']=3    a['+']=2    a['-']=2    a['(']=1    stack=Stack()    post=''    for i in infix:        if i not in a and i!=')':            post+=i        elif i=='(':            stack.push(i)        elif i==')':            top=stack.pop()            while top!='(':                post+=top                top=stack.pop()        else:                      while not stack.isEmpty() and a[i]<=a[stack.peek()]:                post+=stack.pop()            stack.push(i)    while not stack.isEmpty():        post+=stack.pop()    return post                   def postfixExp(postfix):    stack=Stack()    postlist=postfix.split()    for i in postlist:        if i not in '+-*/':            stack.push(i)        else:            a=stack.pop()            b=stack.pop()            result=math(i,b,a)            stack.push(result)    return stack.pop()def math(x,y,z):    if x=='+':        return float(y)+float(z)    if x=='-':        return float(y)-float(z)    if x=='*':        return float(y)*float(z)    if x=='/':        return float(y)/float(z)

2 队列

队列(queue)也是表,使用队列时插入和删除在不同的端进行。队列的基本操作是Enqueue(入队),在表的末端(rear)插入一个元素,还有出列(Dequeue),删除表开头的元素。

class Queue(object):    def __init__(self):        self.queue=[]    def isEmpty(self):        return self.queue==[]    def enqueue(self,x):        self.queue.append(x)    def dequeue(self):        if self.queue:            a=self.queue[0]            self.queue.remove(a)            return a        else:            raise IndexError,'queue is empty'    def size(self):        return len(self.queue)

  

  


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