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【数据结构】栈和队列之栈各种操作

【数据结构】栈和队列之栈各种操作

作者: NotFunGuy | 来源:发表于2017-07-30 16:57 被阅读291次

    栈的定义

    栈实际上也是线性表,只不过是一种特殊的线性表。其特殊性在于栈的基本操作是线性表操作的子集,他们的操作受限于线性表,可称为限定性的数据结构。

    栈(stack)是限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表,它是一种后进先出(Last in First out ,LIFO)的线性表

    栈的特性
    • 允许插入和删除的一段称为栈顶(top),另外一段称为栈底(bottom)
    • 不含任何数据元素的栈称为空栈
    • 栈的元素必须后进先出
    栈的操作
    • 插入操作
      栈的插入操作(Push),叫做进栈,也称压栈、入栈
      进栈
    • 删除操作
      栈的删除操作(Pop),叫做出栈,也称弹栈
      出栈

    栈的顺序存储结构及实现

    栈的本质是一个线性表,线性表有两种存储形式,栈也分为栈的顺序存储结构和栈的链式存储结构

    在操作栈的时候,栈会有三种情况:栈普通情况、空栈、栈满

    栈的三种情况
    定义一个顺序顺序存储结构
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #define OK 1;
    #define ERROR 0;
    #define TRUE 1;
    #define FALSE 0;
    #define STACK_INIT_SIZE 100  /* 初始化栈空间为 100 */
    #define STACKINCREMENT 10
    
    typedef int Status; /*Status是函数的类型,其值是函数结果状态码,如OK等*/
    typedef int  ElemType;
    
    typedef struct {
        
        ElemType * base;    /* 指向栈底的指针变量 */
        ElemType * top;     /* 指向栈顶的指针变量 */
        int stackSize;      /* 栈的当前可使用的最大容量 */
        
    }sqStack;
    

    也可以这样声明

    typedef struct {
        
        ElemType data[MAXSIZE];
        int top;            /* 用于标注栈顶的位置 */
        int stackSize;      /* 栈的当前可使用的最大容量 */
    }sqStack;
    
    
    创建一个顺序顺序存储结构的栈
    #define STACK_INIT_SIZE 100  /* 初始化栈空间为 100 */
    /**
     * 创建栈
     */
    void initStack(sqStack *s){
        
        s->base = (ElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(ElemType));
        if (!s->base) exit(0);
        
        s->top = s->base;   /* 最开始,栈顶就是栈底 */
        s->stackSize = STACK_INIT_SIZE;
    }
    
    一、入栈操作
    
    /**
     * 入栈操作
     */
    Status Push(sqStack * s, ElemType e){
        
        if (s->top - s->base >= s->stackSize) {  //栈满 ,追加空间
            
            s->base = (ElemType *)realloc(s->base, (s->stackSize + STACKINCREMENT) * sizeof(ElemType));
            
            if (!s->base) exit(0);
            
            s->top = s->base + s->stackSize;  // 设置栈顶
            s->stackSize = s->stackSize + STACKINCREMENT;  // 设置栈的最大容量
        }
        
        *(s->top) = e;  // 元素e入栈,赋值到栈顶空间
        s->top++;       // 栈顶指针增加1
    
        return OK;
    }
    
    二、出栈操作
    /**
     * 出栈操作(删除栈S的栈顶元素,用e返回其值)
     */
    Status Pop(sqStack * s, ElemType *e){
        
        if (s->top == s->base) // 栈空
            return ERROR;
        
        s->top--;        // 栈顶指针减1
        *e = *(s->top);  // 将要删除的栈顶元素赋值给e
    //    *e = *--(s->top);
        return OK;
    }
    
    三、清空栈

    清空一个栈,就是将栈中的元素全部作废,但是栈本身物理空间并不发生变化。这里的方式定义的栈,只需要将s->top = s->base;即可实现栈的清空。

    /**
     * 清空一个栈(将栈中的元素全部作废,栈本身的物理空间并不发生变化)
     */
    Status ClearStack(sqStack *s){
        s->top = s->base;
        return OK;
    }
    
    四、销毁栈

    销毁一个栈和释放一个栈不同,销毁一个栈是要释放该栈所占据的物理内存空间

    /**
     * 销毁栈(释放该栈锁占据的物理内存空间)
     */
    Status DestoryStack(sqStack * s){
        
        int i,len;
        len = s->stackSize;   // 获取栈容量
        
        for (i = 0; i < len; i++) {
            free(s->base);
            s->base++;
        }
        
        s->base = s->top = NULL;
        s->stackSize = 0;
        
        return OK;
    }
    
    五、计算栈的当前容量

    计算栈的当前容量也就是计算栈中元素的个数,在这里只需要返回即可

    /**
     * 计算栈的当前容量
     */
    int StackLen(sqStack s){
        
        return (s.top - s.base);
    }
    

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