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【Python資料結構系列】??《堆疊(順序堆疊與鏈堆疊)》——??知識點講解+代碼實作

2021-08-08 07:46:08 其他

靈魂拷問:為什么要學資料結構?
資料結構,直白地理解,就是研究資料的存盤方式,資料存盤只有一個目的,即為了方便后期對資料的再利用,因此,資料在計算機存盤空間的存放,決不是胡亂的,這就要求我們選擇一種好的方式來存盤資料,而這也是資料結構的核心內容,
可以說,資料結構是一切編程的基本,學習資料結構是學習一種思想:如何把現實問題轉化為計算機語言的表示,
對于學計算機的朋友來說,學習資料結構是基本功,而對于非計算機專業,但是未來想往資料分析、大資料方向發展、或者在Python的使用上能有一個大的跨越的朋友來說,學習資料結構是一種非常重要的邏輯思維能力的鍛煉,在求職、職業發展、問題解決等方面都能有潛移默化的大幫助,

資料結構——堆疊(順序堆疊與鏈堆疊)

  • 資料結構——堆疊(順序堆疊與鏈堆疊)
    • 第一章 堆疊的基礎知識
    • 1. 堆疊存盤結構
      • 1.1 堆疊的基本介紹
      • 1.2 進堆疊和出堆疊
      • 1.3 堆疊的具體實作
      • 1.4 堆疊的應用
    • 2. 順序堆疊及基本操作(包含入堆疊和出堆疊)
      • 2.1 順序堆疊的基礎介紹
      • 2.2 順序堆疊元素"入堆疊"
      • 2.3 順序堆疊元素"出堆疊"
      • 任務一:順序堆疊的表示和實作(難度:★)
    • 3. 鏈堆疊及基本操作(包含入堆疊和出堆疊)詳解
      • 3.1 鏈堆疊的基本介紹
      • 3.2 鏈堆疊元素入堆疊
      • 3.3 鏈堆疊元素出堆疊
      • 任務二:鏈堆疊的表示和實作(難度:★★)
    • 4.堆疊的應用(難度:★★)
      • 應用1:括號匹配問題
      • 應用2:十進制轉二進制
      • 應用3

資料結構——堆疊(順序堆疊與鏈堆疊)

第一章 堆疊的基礎知識

堆疊和佇列,嚴格意義上來說,也屬于線性表,因為它們也都用于存盤邏輯關系為 “一對一” 的資料,使用堆疊結構存盤資料,講究“先進后出”,即最先進堆疊的資料,最后出堆疊;使用佇列存盤資料,講究 “先進先出”,即最先進佇列的資料,也最先出佇列,既然堆疊和佇列都屬于線性表,根據線性表分為順序表和鏈表的特點,堆疊也可分為順序堆疊鏈堆疊,佇列也分為順序佇列鏈佇列,這些內容都會在本章做詳細講解,

1. 堆疊存盤結構

1.1 堆疊的基本介紹

順序表鏈表一樣,堆疊也是用來存盤邏輯關系為 “一對一” 資料的線性存盤結構,如圖1所示,

Image Name
 
  從圖 1 我們看到,堆疊存盤結構與之前所學的線性存盤結構有所差異,這緣于堆疊對資料 “存” 和 “取” 的程序有特殊的要求:

(1)堆疊只能從表的一端存取資料,另一端是封閉的,如圖 1 所示;

(2)在堆疊中,無論是存資料還是取資料,都必須遵循"先進后出"的原則,即最先進堆疊的元素最后出堆疊,拿圖 1 的堆疊來說,從圖中資料的存盤狀態可判斷出,元素 1 是最先進的堆疊,因此,當需要從堆疊中取出元素 1 時,根據"先進后出"的原則,需提前將元素 3 和元素 2 從堆疊中取出,然后才能成功取出元素 1,
  因此,我們可以給堆疊下一個定義,即堆疊是一種只能從表的一端存取資料且遵循 “先進后出” 原則的線性存盤結構,

通常,堆疊的開口端被稱為堆疊頂;相應地,封口端被稱為堆疊底,因此,堆疊頂元素指的就是距離堆疊頂最近的元素,拿圖 2 來說,堆疊頂元素為元素 4;同理,堆疊底元素指的是位于堆疊最底部的元素,圖 2 中的堆疊底元素為元素 1,

Image Name

1.2 進堆疊和出堆疊

基于堆疊結構的特點,在實際應用中,通常只會對堆疊執行以下兩種操作:

(1)向堆疊中添加元素,此程序被稱為"進堆疊"(入堆疊或壓堆疊);

(2)從堆疊中提取出指定元素,此程序被稱為"出堆疊"(或彈堆疊);

1.3 堆疊的具體實作

堆疊是一種 “特殊” 的線性存盤結構,因此堆疊的具體實作有以下兩種方式:

(1)順序堆疊:采用順序存盤結構可以模擬堆疊存盤資料的特點,從而實作堆疊存盤結構;

(2)鏈堆疊:采用鏈式存盤結構實作堆疊結構;
 
 
  兩種實作方式的區別,僅限于資料元素在實際物理空間上存放的相對位置,順序堆疊底層采用的是陣列,鏈堆疊底層采用的是鏈表,有關順序堆疊和鏈堆疊的具體實作會在后續章節中作詳細講解,

1.4 堆疊的應用

基于堆疊結構對資料存取采用 “先進后出” 原則的特點,它可以用于實作很多功能,
  
  例如,我們經常使用瀏覽器在各種網站上查找資訊,假設先瀏覽的頁面 A,然后關閉了頁面 A 跳轉到頁面 B,隨后又關閉頁面 B 跳轉到了頁面 C,而此時,我們如果想重新回到頁面 A,有兩個選擇:

(1)重新搜索找到頁面 A;

(2)使用瀏覽器的"回退"功能,瀏覽器會先回退到頁面 B,而后再回退到頁面 A,
 
  瀏覽器 “回退” 功能的實作,底層使用的就是堆疊存盤結構,當你關閉頁面 A 時,瀏覽器會將頁面 A 入堆疊;同樣,當你關閉頁面 B 時,瀏覽器也會將 B入堆疊,因此,當你執行回退操作時,才會首先看到的是頁面 B,然后是頁面 A,這是堆疊中資料依次出堆疊的效果,

不僅如此,堆疊存盤結構還可以幫我們檢測代碼中的括號匹配問題,多數編程語言都會用到括號(小括號、中括號和大括號),括號的錯誤使用(通常是丟右括號)會導致程式編譯錯誤,而很多開發工具中都有檢測代碼是否有編輯錯誤的功能,其中就包含檢測代碼中的括號匹配問題,此功能的底層實作使用的就是堆疊結構,

同時,堆疊結構還可以實作數值的進制轉換功能,例如,撰寫程式實作從十進制數自動轉換成二進制數,就可以使用堆疊存盤結構來實作,

2. 順序堆疊及基本操作(包含入堆疊和出堆疊)

2.1 順序堆疊的基礎介紹

順序堆疊,即用順序表實作堆疊存盤結構,通過前面的學習我們知道,使用堆疊存盤結構操作資料元素必須遵守 “先進后出” 的原則,本節就 “如何使用順序表模擬堆疊以及實作對堆疊中資料的基本操作(出堆疊和入堆疊)” 給大家做詳細介紹,

如果你仔細觀察順序表(底層實作是陣列)和堆疊結構就會發現,它們存盤資料的方式高度相似,只不過堆疊對資料的存取程序有特殊的限制,而順序表沒有,

例如,我們先使用順序表(a 陣列)存盤 {1,2,3,4},存盤狀態如圖 1 所示:

Image Name

同樣,使用堆疊存盤結構存盤 {1,2,3,4},其存盤狀態如圖 2 所示:

Image Name

通過圖 1 和圖 2 的對比不難看出,使用順序表模擬堆疊結構很簡單,只需要將資料從 a 陣列下標為 0 的位置依次存盤即可,

從陣列下標為 0 的模擬堆疊存盤資料是常用的方法,從其他陣列下標處存盤資料也完全可以,這里只是為了方便初學者理解,

了解了順序表模擬堆疊存盤資料后,接下來看如何模擬堆疊中元素出堆疊的操作,由于堆疊對存盤元素出堆疊的次序有"先進后出"的要求,如果想將圖 1 中存盤的元素 1 從堆疊中取出,需先將元素 4、元素 3 和元素 2 依次從堆疊中取出,

這里給出使用順序表模擬堆疊存盤結構常用的實作思路,即在順序表中設定一個實時指向堆疊頂元素的變數(一般命名為 top),top 初始值為 -1,表示堆疊中沒有存盤任何資料元素,及堆疊是"空堆疊",一旦有資料元素進堆疊,則 top 就做 +1 操作;反之,如果資料元素出堆疊,top 就做 -1 操作,

2.2 順序堆疊元素"入堆疊"

比如,還是模擬堆疊存盤 {1,2,3,4} 的程序,最初,堆疊是"空堆疊",即陣列是空的,top 值為初始值 -1,如圖 3 所示:

Image Name

首先向堆疊中添加元素 1,我們默認陣列下標為 0 一端表示堆疊底,因此,元素 1 被存盤在陣列 a[1] 處,同時 top 值 +1,如圖 4 所示:

Image Name

采用以上的方式,依次存盤元素 2、3 和 4,最終,top 值變為 3,如圖 5 所示:

Image Name

2.3 順序堆疊元素"出堆疊"

其實,top 變數的設定對模擬資料的 “入堆疊” 操作沒有實際的幫助,它是為實作資料的 “出堆疊” 操作做準備的,

比如,將圖 5 中的元素 2 出堆疊,則需要先將元素 4 和元素 3 依次出堆疊,需要注意的是,當有資料出堆疊時,要將 top 做 -1 操作,因此,元素 4 和元素 3 出堆疊的程序分別如圖 6a) 和 6b) 所示:

Image Name

注意,圖 6 陣列中元素的消失僅是為了方便初學者學習,其實,這里只需要對 top 值做 -1 操作即可,因為 top 值本身就表示堆疊的堆疊頂位置,因此 top-1 就等同于堆疊頂元素出堆疊,并且后期向堆疊中添加元素時,新元素會存盤在類似元素 4 這樣的舊元素位置上,將舊元素覆寫,

關于順序堆疊Python編程實作代碼可參考↓(個人撰寫,僅供參考,歡迎提出寶貴建議)

任務一:順序堆疊的表示和實作(難度:★)

實作基本功能:(包括但不限于,可以根據自己能力繼續擴展)

(1)初始化空堆疊

(2)判斷堆疊是否為空

(3)回傳堆疊頂元素

(4)回傳堆疊的長度

(5)進堆疊(又稱壓堆疊、入堆疊)

(6)出堆疊

(7)清空堆疊

代碼實作:

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*- 
# @Time : 2021/7/27 13:52 
# @Author : vaxtiandao
# @File : sqStack_21.py

# -*-coding:utf-8-*-

# 定義順序堆疊
class sqStack:
    # 初始化堆疊
    def __init__(self, MAXSIZE):
        self.MAXSIZE = MAXSIZE
        self.data = [None] * self.MAXSIZE
        self.top = -1

    # 判斷當前堆疊是否為空
    def is_empty(self):
        return self.top == -1

    def gettop(self):
        if self.is_empty():
            print("當前順序堆疊為空")
            return None
        else:
            return self.data[self.top]

    # 入堆疊
    def Push(self, item):
        # 判斷堆疊是否已滿
        if self.top == self.MAXSIZE - 1:
            return "sqStack is full."
        self.data[self.top+1] = item
        self.top += 1

    # 串列入堆疊
    def ListPush(self, x):
        # 判斷堆疊是否已滿
        if self.top == self.MAXSIZE - 1:
            return "sqStack is full."
        for i in range((len(x))):
            self.Push(x[i])

    # 出堆疊
    def Pop(self):
        # 判斷堆疊是否為空
        if self.is_empty():
            return "sqStack is empty"
        rs = self.data[self.top]
        self.top -= 1
        return rs

    # 輸出堆疊的長度
    def size(self):
        return self.top + 1

    # 輸出堆疊內元素
    def display(self):
        # 判斷堆疊是否為空
        if self.is_empty():
            print("當前順序堆疊為空", end=" ")
        else:
            print("當前鏈表元素為:", end="")
        for i in range(self.top+1):
            print(self.data[i], end=" ")
        print()

    # 清空堆疊
    def clear(self):
        self.data = [None] * self.MAXSIZE
        self.top = -1


if __name__ == '__main__':
    print('---------------------------------')
    # 初始化一個長度為20的順序堆疊
    s = sqStack(20)
    print("初始化堆疊:", s)
    print('---------------------------------')
    # 判斷當前堆疊是否為空
    print("當前堆疊是否為空:", s.is_empty())
    print('---------------------------------')
    # 輸出堆疊的元素
    s.display()
    print('---------------------------------')
    print("入堆疊前堆疊內元素:", end="")
    s.display()
    # 入堆疊
    s.Push(1)
    s.Push(10)
    s.Push(100)
    # 輸出當前堆疊內的元素
    print("入堆疊后堆疊內元素:", end="")
    s.display()
    print('---------------------------------')
    print("當前堆疊的長度為:", s.size())
    print('---------------------------------')
    print("佇列入堆疊前堆疊內元素:", end="")
    s.display()
    s.ListPush([1, 2, 3, 4])
    print("佇列入堆疊后堆疊內元素:", end="")
    s.display()
    print('---------------------------------')
    print("當前堆疊頂元素為:", s.gettop())
    print('---------------------------------')
    # 頂端元素出堆疊
    print("出堆疊前堆疊內元素:", end="")
    s.display()
    print("出堆疊元素為:", s.Pop())
    print("出堆疊后堆疊內元素:", end="")
    s.display()
    print('---------------------------------')
    # 輸出當前堆疊內的元素
    s.display()
    print('---------------------------------')
    s.clear()
    s.display()
    print('---------------------------------')

實作效果:
在這里插入圖片描述

3. 鏈堆疊及基本操作(包含入堆疊和出堆疊)詳解

3.1 鏈堆疊的基本介紹

鏈堆疊,即用鏈表實作堆疊存盤結構

鏈堆疊的實作思路同順序堆疊類似,順序堆疊是將數順序表(陣列)的一端作為堆疊底,另一端為堆疊頂;鏈堆疊也如此,通常我們將鏈表的頭部作為堆疊頂,尾部作為堆疊底,如圖 1 所示:
Image Name
  將鏈表頭部作為堆疊頂的一端,可以避免在實作資料 “入堆疊” 和 “出堆疊” 操作時做大量遍歷鏈表的耗時操作,

鏈表的頭部作為堆疊頂,意味著:

(1)在實作資料"入堆疊"操作時,需要將資料從鏈表的頭部插入;

(2)在實作資料"出堆疊"操作時,需要洗掉鏈表頭部的首元節點;
 
因此,鏈堆疊實際上就是一個只能采用頭插法插入或洗掉資料的鏈表,

3.2 鏈堆疊元素入堆疊

例如,將元素 1、2、3、4 依次入堆疊,等價于將各元素采用頭插法依次添加到鏈表中,每個資料元素的添加程序如圖 2 所示:

Image Name

3.3 鏈堆疊元素出堆疊

例如,圖 2e) 所示的鏈堆疊中,若要將元素 3 出堆疊,根據"先進后出"的原則,要先將元素 4 出堆疊,也就是從鏈表中摘除,然后元素 3 才能出堆疊,整個操作程序如圖 3 所示:

Image Name
關于鏈堆疊Python編程實作代碼可參考↓(個人撰寫,僅供參考,歡迎提出寶貴建議)

任務二:鏈堆疊的表示和實作(難度:★★)

實作基本功能:(跟順序堆疊一樣)

(1)初始化空堆疊

(2)判斷堆疊是否為空

(3)回傳堆疊頂元素

(4)回傳堆疊的長度

(5)進堆疊(又稱壓堆疊、入堆疊)

(6)出堆疊

(7)清空堆疊

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*- 
# @Time : 2021/7/27 14:47 
# @Author : vaxtiandao
# @File : liStack.py

# 定義鏈堆疊節點
class Node(object):
    # 初始化鏈堆疊
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None


# 定義鏈堆疊
class linkstack(object):

    # 初始化鏈堆疊
    def __init__(self):
        self.top = None

    # 判斷鏈堆疊是否為空
    def is_empty(self):
        return self.top == None

    # 清空鏈堆疊
    def clear(self):
        self.top = None

    # 回傳當前堆疊的長度
    def size(self):
        i = 0
        tempnode = self.top
        while tempnode is not None:
            tempnode = tempnode.next
            i += 1
        return i

    # 元素入堆疊
    def push(self, item):
        node = Node(item)
        node.next = self.top
        self.top = node

    # 堆疊頂元素出堆疊
    def pop(self):
        x = self.top.data
        self.top = self.top.next
        return x

    # 獲取堆疊頂元素
    def gettop(self):
        return self.top.data

    # 輸出當前堆疊內元素
    def display(self):
        if self.top == None:
            print("當前堆疊內元素為空", end="")
        else:
            print("當前堆疊內元素為:", end="")
        tempnode = self.top
        while tempnode is not None:
            print(tempnode.data, end=" ")
            tempnode = tempnode.next
        print()


if __name__ == "__main__":
    print("-----------------------")
    s1 = linkstack()
    print("初始化的堆疊為:", s1)
    print("-----------------------")
    print("入堆疊前的鏈堆疊元素為:", end="")
    s1.display()
    s1.push(1)
    s1.push(2)
    s1.push(3)
    s1.push(4)
    s1.push(5)
    s1.push(6)
    print("入堆疊后的鏈堆疊元素為:", end="")
    s1.display()
    print("-----------------------")
    print("當前堆疊頂元素為:", s1.gettop())
    print("-----------------------")
    print("當前鏈堆疊的長度為:", s1.size())
    print("-----------------------")
    print("出堆疊前的鏈堆疊元素為:", end="")
    s1.display()
    print("出堆疊元素為:", s1.pop())
    print("出堆疊后的鏈堆疊元素為:", end="")
    s1.display()
    print("-----------------------")
    print("清空前的鏈堆疊元素為:", end="")
    s1.display()
    s1.clear()
    print("清空后的鏈堆疊元素為:", end="")
    s1.display()
    print("-----------------------")
    print("當前鏈堆疊是否為空:", s1.is_empty())
    print("-----------------------")

實作效果:
在這里插入圖片描述

4.堆疊的應用(難度:★★)

應用1:括號匹配問題

檢驗演算法借助一個堆疊,每當讀入一個左括號,則直接入堆疊,等待相匹配的同類右括號;每當讀入一個右括號,若與當前堆疊頂的左括號型別相同,則二者匹配,將堆疊頂的左括號出堆疊,直到運算式掃描完畢,

在處理程序中,還要考慮括號不匹配出錯的情況,例如,當出現 (()[]) 這種情況時,由于前面入堆疊的左括號均已知和后面出現的右括號相匹配,堆疊已空,因此最后掃描的右括號不能得到匹配;出現 [([]) 這種錯誤,當運算式掃描結束時,堆疊中還有一個左括號沒有匹配;出現 (()] 這種錯誤顯然是堆疊頂的左括號和最后的右括號不匹配,

測驗案例:(小伙伴們需要拿以下三個案例測驗自己寫的代碼哈!)
  案例1:{{([][])}()}
  案例2:[[{{(())}}]]
  案例3:[[(()(()))])]{}

運行結果

Image Name
關于此題編程實作代碼可參考↓(個人撰寫,僅供參考,歡迎提出寶貴建議)

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*- 
# @Time : 2021/7/28 10:14 
# @Author : vaxtiandao
# @File : ds_parentMatching.py


# 定義順序堆疊
class sqStack:
    # 初始化堆疊
    def __init__(self, MAXSIZE):
        self.MAXSIZE = MAXSIZE
        self.data = [None] * self.MAXSIZE
        self.top = -1

    # 判斷當前堆疊是否為空
    def is_empty(self):
        return self.top == -1

    def gettop(self):
        if self.is_empty():
            print("當前順序堆疊為空")
            return None
        else:
            return self.data[self.top]

    # 入堆疊
    def Push(self, item):
        # 判斷堆疊是否已滿
        if self.top == self.MAXSIZE - 1:
            return "sqStack is full."
        self.data[self.top + 1] = item
        self.top += 1

    # 串列入堆疊
    def ListPush(self, x):
        # 判斷堆疊是否已滿
        if self.top == self.MAXSIZE - 1:
            return "sqStack is full."
        for i in range((len(x))):
            self.Push(x[i])

    # 出堆疊
    def Pop(self):
        # 判斷堆疊是否為空
        if self.is_empty():
            return "sqStack is empty"
        rs = self.data[self.top]
        self.top -= 1
        return rs

    # 輸出堆疊的長度
    def size(self):
        return self.top + 1

    # 輸出堆疊內元素
    def display(self):
        # 判斷堆疊是否為空
        if self.is_empty():
            print("當前順序堆疊為空", end=" ")
        else:
            print("當前鏈表元素為:", end="")
        for i in range(self.top + 1):
            print(self.data[i], end=" ")
        print()

    # 清空堆疊
    def clear(self):
        self.data = [None] * self.MAXSIZE
        self.top = -1


def matching(strings):  # 輸入是一串字符
    bktStack = sqStack(60)  # 創建類實體
    flag = 1
    opens = "{[("
    closes = "}])"
    # 對于每個輸入字符
    for i in strings:
        # 遇到左括號,就將其壓堆疊
        if i in opens:
            bktStack.Push(i)
        # 遇到右括號
        elif i in closes:
            # 若已沒左括號與之匹配
            if bktStack.is_empty():
                # 不匹配,結束
                return False
            # 左括號按什么順序入,右括號應按相反順序消掉,
            # 如果匹配,右括號消的始終是堆疊頂括號,
            # 彈堆疊bktStack.pop(),判斷堆疊頂左括號與當前右括號是否匹配
            if closes.index(i) != opens.index(bktStack.Pop()):
                # 不匹配,結束
                return False
    # 若一直沒有return而是遍歷了一遍,且沒有多余左括號留在堆疊中,則說明匹配,反之不匹配,
    return bktStack.is_empty()


# 判斷回傳的是True還是False
def check(strings):
    if matching(strings):
        print("%s 匹配正確!" % strings)
    else:
        print("%s 匹配錯誤!" % strings)

if __name__ == "__main__":
    # 測驗函式
    for i in range(4):
        stringa = input()
        check(stringa)

實作效果:
在這里插入圖片描述

應用2:十進制轉二進制

當將一個十進制整數M轉換為二進制數時,在計算程序中,把M與2求余得到的二進制數的各位依次進堆疊,計算完畢后將堆疊中的二進制數依次出堆疊輸出,輸出結果就是待求得的二進制數,

測驗案例
  [200, 254, 153, 29, 108, 631, 892]

運行結果

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關于此題編程實作代碼可參考↓(個人撰寫,僅供參考,歡迎提出寶貴建議)

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*- 
# @Time : 2021/7/28 10:31 
# @Author : vaxtiandao
# @File : ds_10to2.py


# 定義順序堆疊
class sqStack:
    # 初始化堆疊
    def __init__(self, MAXSIZE):
        self.MAXSIZE = MAXSIZE
        self.data = [None] * self.MAXSIZE
        self.top = -1

    # 判斷當前堆疊是否為空
    def is_empty(self):
        return self.top == -1

    def gettop(self):
        if self.is_empty():
            print("當前順序堆疊為空")
            return None
        else:
            return self.data[self.top]

    # 入堆疊
    def Push(self, item):
        # 判斷堆疊是否已滿
        if self.top == self.MAXSIZE - 1:
            return "sqStack is full."
        self.data[self.top + 1] = item
        self.top += 1

    # 串列入堆疊
    def ListPush(self, x):
        # 判斷堆疊是否已滿
        if self.top == self.MAXSIZE - 1:
            return "sqStack is full."
        for i in range((len(x))):
            self.Push(x[i])

    # 出堆疊
    def Pop(self):
        # 判斷堆疊是否為空
        if self.is_empty():
            return "sqStack is empty"
        rs = self.data[self.top]
        self.top -= 1
        return rs

    # 輸出堆疊的長度
    def size(self):
        return self.top + 1

    # 輸出堆疊內元素
    def display(self):
        # 判斷堆疊是否為空
        if self.is_empty():
            print("當前順序堆疊為空", end=" ")
        else:
            print("當前鏈表元素為:", end="")
        for i in range(self.top + 1):
            print(self.data[i], end=" ")
        print()

    # 清空堆疊
    def clear(self):
        self.data = [None] * self.MAXSIZE
        self.top = -1


if __name__ == "__main__":
    s = sqStack(20)
    data = int(input("請輸入要轉換成二進制的數字: "))
    while data != 0:
        ys = data % 2
        s.Push(ys)
        data = data // 2

    while s.top != -1:
        print(s.Pop(), end='')

實作效果:
在這里插入圖片描述

應用3

十進制轉N進制(應用2的拓展)
  當將一個十進制整數M轉換為N進制數時,在計算程序中,把M與N求余得到的N進制數的各位依次進堆疊,計算完畢后將堆疊中的N進制數依次出堆疊輸出,輸出結果就是待求得的N進制數,

測驗案例:
  測驗數:[200, 254, 153, 29, 108, 631, 892]
  進制:[4, 8, 16]

自由搭配即可,這里我主要使用了random.choice()來對測驗數要轉換的進制隨機取數,測驗代碼如下所示,僅供參考;

Image Name

運行結果:

Image Name
關于此題編程實作代碼可參考↓(個人撰寫,僅供參考,歡迎提出寶貴建議)

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*- 
# @Time : 2021/7/28 10:32 
# @Author : vaxtiandao
# @File : ds_10toN.py


# 定義順序堆疊
class sqStack:
    # 初始化堆疊
    def __init__(self, MAXSIZE):
        self.MAXSIZE = MAXSIZE
        self.data = [None] * self.MAXSIZE
        self.top = -1

    # 判斷當前堆疊是否為空
    def is_empty(self):
        return self.top == -1

    def gettop(self):
        if self.is_empty():
            print("當前順序堆疊為空")
            return None
        else:
            return self.data[self.top]

    # 入堆疊
    def Push(self, item):
        # 判斷堆疊是否已滿
        if self.top == self.MAXSIZE - 1:
            return "sqStack is full."
        self.data[self.top + 1] = item
        self.top += 1

    # 串列入堆疊
    def ListPush(self, x):
        # 判斷堆疊是否已滿
        if self.top == self.MAXSIZE - 1:
            return "sqStack is full."
        for i in range((len(x))):
            self.Push(x[i])

    # 出堆疊
    def Pop(self):
        # 判斷堆疊是否為空
        if self.is_empty():
            return "sqStack is empty"
        rs = self.data[self.top]
        self.top -= 1
        return rs

    # 輸出堆疊的長度
    def size(self):
        return self.top + 1

    # 輸出堆疊內元素
    def display(self):
        # 判斷堆疊是否為空
        if self.is_empty():
            print("當前順序堆疊為空", end=" ")
        else:
            print("當前鏈表元素為:", end="")
        for i in range(self.top + 1):
            print(self.data[i], end=" ")
        print()

    # 清空堆疊
    def clear(self):
        self.data = [None] * self.MAXSIZE
        self.top = -1


def divideByN(number, base):
    digits = "0123456789ABCDEF"
    remstack = sqStack(100)
    while number > 0:
        rem = number % base
        remstack.Push(rem)
        number = number // base
    newString = ""
    while not remstack.is_empty():
        newString = newString + digits[remstack.Pop()]
    return newString


import random

numbers = [200, 254, 153, 29, 108, 631, 892]
bases = [4, 8, 6]
for number in numbers:
    base = random.choice(bases)
    print("%d 的 %d 進制數為:%s" % (number, base, divideByN(number, base)))

實作效果:
在這里插入圖片描述

回顧資料結構專欄往期內容:【Python資料結構系列】《線性表》——知識點講解+代碼實作

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