疫情封校，在宿舍学习数据结构——栈(Stack)详解(实例代码&&各接口代码）

Posted 2022-01-26 Domo泷

目录

• 前言
• 1.栈
• • （1）顺序栈
  • • 1.栈的结构定义
    • 2.元素访问
    • 3.初始化栈
    • 4.判断栈是否为空
    • 5.清空栈
    • 6.计算栈中元素的个数
    • 7.获得栈顶元素
    • 8.进栈操作Push
    • 9.出栈操作Pop
    • 10.遍历栈中元素并进行打印
    • 11.顺序栈完整代码示例
    • 顺序栈测试结果
  • (2)链栈
  • • 1.//链栈的抽象数据类型定义
    • 2.//初始化链栈
    • 3.//入栈操作 Push
    • 4.//出栈操作 Pop
    • 5.//得到栈顶
    • 6.//遍历打印栈中元素
    • 7.//返回栈的长度
    • 8.//清空链栈中的元素
    • 9.链栈完整代码示例
    • 10.链栈运行结果

前言

我们之前已经学习过线性表，栈（stack）和队列（queue）也属于线性表，只不过他们两个都是特殊的线性表；

栈和队列是特殊的线性表，除它两的特殊点之外，其余操作和特性都与普通线性表相似，在学习栈和队列之前，我们可以先复习线性表

1. 传送门—>线性表的顺序储存结构.
2. 传送门—>线性表的链式储存结构.

1.栈

栈（stack）是仅限在表尾进行插入和删除操作的线性表，可分为顺序栈和链栈

（1）顺序栈

顾名思义，顺序栈就是线性表的顺序储存结构，只不过他的插入和删除只能在表尾进行；

我们吧允许进行插入和删除的一端称为栈顶（top），另一端称为栈底（base）不含任何数据元素的栈称为空栈

1.栈的结构定义

#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>					//bool（布尔类型的头文件） 
#define stacksize 200				//定义数组大小为20
typedef bool Status;			//表示状态 
typedef int Elemtype;		//int类型别名

typedef struct 
	Elemtype data[stacksize];			//数据域 
	Elemtype top;						//栈顶指针 
My_Stack;				

2.元素访问

void visit(Elemtype e)			//访问栈中的元素 

	printf("%d ", e);

3.初始化栈

Status initstack(My_Stack *s)			//初始化栈 

	//这里没有给data申请空间建应该是因为数组的大小已经定义完成 
	s -> top = -1;	
	return true;

4.判断栈是否为空

Status stackempty(My_Stack s)			//判断栈是否为空 

	if(s.top == -1)
		return true;
	else 
		return false;
 

5.清空栈

Status ClearStack(My_Stack *s) 		//将栈清空 
 
        s -> top = -1;
        return true;

6.计算栈中元素的个数

Elemtype length(My_Stack s)		//计算栈中元素的个数 

	return s.top + 1;

7.获得栈顶元素

Status getTop(My_Stack s, Elemtype *e)	//获得栈顶元素 

	if(s.top == -1)
		return false;
	else
		*e = s.data[s.top];
	return true;

8.进栈操作Push

Status push(My_Stack *s, Elemtype e)			//元素e入栈 

	if(s -> top == stacksize - 1)
		return false;
	else
	
		s -> top++;				//栈顶指针加一 
		s -> data[s -> top] = e;		//将新元素赋给栈顶元素，新插入的元素进栈 ， 
		return true;
	  

没有涉及循环语句，时间复杂度为O(1)

9.出栈操作Pop

Status pop(My_Stack *s, Elemtype *e)		//栈顶元素出栈 

	if(s -> top == -1)
		return false;
	else
	
		*e = s -> data[s -> top];
		s -> top--;			//栈顶指针减一 
		return true;
	

没有涉及循环语句，时间复杂度为O(1)

10.遍历栈中元素并进行打印

Status traverse(My_Stack s)		//遍历栈中元素并进行打印 

	int i = 0;
	while(i <= s.top)			 
		visit(s.data[i++]);
	printf("\\n");
 

11.顺序栈完整代码示例

#include<stdio.h>

#include<stdbool.h>					//bool（布尔类型的头文件） 

#define stacksize 200				//定义数组大小为20

typedef bool Status;			//表示状态 

typedef int Elemtype;		//int类型别名

typedef struct 

	Elemtype data[stacksize];			//数据域 
	
	Elemtype top;						//栈顶指针 
	
My_Stack;				

void visit(Elemtype e)			//访问栈中的元素 

	printf("%d ", e);


Status initstack(My_Stack *s)			//初始化栈 

	//这里没有给data申请空间建应该是因为数组的大小已经定义完成 
	s -> top = -1;	
	return true;


Status stackempty(My_Stack s)			//判断栈是否为空 

	if(s.top == -1)
		return true;
	else 
		return false;
 

Status ClearStack(My_Stack *s) 		//将栈清空 
 
        s -> top = -1;
        return true;


Elemtype length(My_Stack s)		//计算栈中元素的个数 

	return s.top + 1;


Status getTop(My_Stack s, Elemtype *e)	//获得栈顶元素 

	if(s.top == -1)
		return false;
	else
		*e = s.data[s.top];
	return true;


Status push(My_Stack *s, Elemtype e)			//元素e入栈 

	if(s -> top == stacksize - 1)
		return false;
	else
	
		s -> top++;				//栈顶指针加一 
		s -> data[s -> top] = e;		//将新元素赋给栈顶元素，新插入的元素进栈 ， 
		return true;
	  


Status traverse(My_Stack s)		//遍历栈中元素并进行打印 

	int i = 0;
	while(i <= s.top)			 
		visit(s.data[i++]);
	printf("\\n");
	return true;
 

Status pop(My_Stack *s, Elemtype *e)		//栈顶元素出栈 

	if(s -> top == -1)
		return false;
	else
	
		*e = s -> data[s -> top];
		s -> top--;			//栈顶指针减一 
		return true;
	


int main()

	My_Stack s;				
	
	int j, e;
	
	initstack(&s);

	for(j = 1;j <= 150;j+=10)
		push(&s, j);
			
	puts("进栈之后的元素依次为： ");
	
	traverse(s);
	
	pop(&s, &e); 
	
	printf("\\n");
	
	printf("弹出的栈顶元素为 %d \\n\\n", e);
	
	if(stackempty(s))
	
		printf("弹出栈顶元素之后的栈变为空\\n\\n");
	
	else
	
		printf("弹出栈顶元素之后的栈不为空\\n\\n");
	
    getTop(s, &e);//获取栈顶元素 
    
    printf("栈顶元素 TopElem = %d 栈的长度为 %d \\n\\n", e, length(s));
    
    printf("进行清空栈操作"); 
    
	ClearStack(&s);//清空栈 
	
	if(stackempty(s))
	 
		printf("清空栈后，栈空\\n\\n");
	
	else 
	
		printf("清空栈后，栈不空\\n\\n"); 
	
	return 0;

顺序栈测试结果

(2)链栈

顾名思义，链栈就是线性表的链式储存结构
与链表的操作相似

1.//链栈的抽象数据类型定义

#define OK 1
#define ERROR 0
using namespace std; 
typedef int Status;
typedef int ElemType;
//链栈的抽象数据类型定义 
typedef struct StackNode

	 ElemType data;
	 
	struct StackNode *next;
	
StackNode, *LinkStack; 

2.//初始化链栈

Status InitStack(LinkStack &S)

	//构造一个空栈，栈顶指针置为空 
	S = NULL;
	return OK;

3.//入栈操作 Push

Status Push(LinkStack &S,ElemType e)

	    LinkStack p;//定义p 
	    //这里使用的是C++语法new出的地址，也可使用C语言的语法malloc
		p=(LinkStack)malloc(sizeof(StackNode)); //需要包含malloc头文件 
		//	p=new StackNode;//生成新结点 
		
		p->data=e;//e赋给新结点的数据域 
		
		p->next=S; //新结点插入栈顶 
		
		S=p;//修改栈顶指针为p
		
		return OK;

4.//出栈操作 Pop

Status Pop(LinkStack &S,ElemType &e)

	LinkStack p;//定义p 
	
	if(S==NULL) return ERROR;//栈空 
	
	e=S->data;//将栈顶元素赋给e 
	
	p=S;//p临时保存栈顶元素以备释放 
	
	S=S->next;//修改栈顶指针 
	
	free(p);//释放空间 
	
	return OK;
 

5.//得到栈顶

ElemType GetTop(LinkStack S)

	
	if(S!=NULL) //栈非空
	 return S->data; 
  

6.//遍历打印栈中元素

 ElemType GetElem(LinkStack S)
 
 	LinkStack p=S;//定义一个指针p； 
	 while(p)//p不断向栈尾移动
	 
	 	cout<<p->data<<" ";
	 	p=p->next;
	   
	  cout<<endl;
 

7.//返回栈的长度

 int StackLen(LinkStack S)
 
 	int len=0;
 	LinkStack p=S;
	 while(p)
	 
	 	len++;
	 	p=p->next;
	   
	  return len;
   

8.//清空链栈中的元素

 Status StackClear(LinkStack &S)
 
 	LinkStack p=S;//定义一个指针p； 
	 while(p)//p不断向栈尾移动，S=p，释放S 
	 
	 	p=p->next;
	 	free(S);
	 	S=p;
	   
	  return OK;
 

9.链栈完整代码示例

#include<iostream>

#include<malloc.h>

#define OK 1
#define ERROR 0
using namespace std; 
typedef int Status;
typedef int ElemType;
//链栈的抽象数据类型定义 
typedef struct StackNode

	 ElemType data;
	 
	struct StackNode *next;
	
StackNode, *LinkStack; 
//初始化链栈 
Status InitStack(LinkStack &S)

	//构造一个空栈，栈顶指针置为空 
	S = NULL;
	return OK;

//入栈操作 
Status Push(LinkStack &S,ElemType e)

	    LinkStack p;//定义p 
	    //这里使用的是C++语法new出的地址，也可使用C语言的语法malloc
		p=(LinkStack)malloc(sizeof(StackNode)); //需要包含malloc头文件 
		//	p=new StackNode;//生成新结点 
		
		p->data=e;//e赋给新结点的数据域 
		
		p->next=S; //新结点插入栈顶 
		
		S=p;//修改栈顶指针为p
		
		return OK;

//出栈操作 
Status Pop(LinkStack &S,ElemType &e)

	LinkStack p;//定义p 
	
	if(S==NULL) return ERROR;//栈空 
	
	e=S->data;//将栈顶元素赋给e 
	
	p=S;//p临时保存栈顶元素以备释放 
	
	S=S->next;//修改栈顶指针 
	
	delete p;//释放空间 
	
	return OK;
 
//得到栈顶 
ElemType GetTop(LinkStack S)

	
	if(S!=NULL) //栈非空
	 return S->data; 
	 return 0;
  
//遍历栈中元素
 ElemType GetElem(LinkStack S)
 
 	LinkStack p=S;//定义一个指针p； 
	 while(p)
	 
	 	cout<<p->data<<" ";
	 	p=p->next;
	   
	  cout<<endl;
	  return OK;
 
 //返回栈的长度
 int StackLen(LinkStack S)
 
 	int len=0;
 	LinkStack p=S;
	 while(p)
	 
	 	len++;
	 	p=p->next;
	   
	  return len;
   
 //清空链栈中的元素 
 Status StackClear(LinkStack &S)
 
 	LinkStack p=S;//定义一个指针p； 
	 while(p)//p不断向栈尾移动，S=p，释放S 
	 
	 	p=p->next;
	 	free(S);
	 	S=p;
	   
	  return OK;
 
int main()

	LinkStack S; 
	
	ElemType e; 
	
	InitStack(S); 
	
	cout<<"进行入栈操作"<<endl;
	
	cout<<endl; 
	
	for(int i=1;i<150;i+=10)
	
		Push(S,i);//入栈 
	  
	 cout<<"此时的栈顶为: "<<GetTop(S)<<endl;
	 cout<<endl;
	 
	 cout<<"由栈顶到栈底遍历栈中元素"<<endl ;
	 
	GetElem(S);
	cout<<endl;
	
	cout<<"此时栈的长度为"<<StackLen(S)<<endl ;
	cout<<endl; 
	
	Pop(S,e);
	
	cout<<"Pop后的栈顶为: "<<GetTop(S)<<endl;
	 cout<<endl;
	 
	 cout<<"Pop后由栈顶到栈底遍历栈中元素"<<endl ;
	GetElem(S);
	cout<<endl;
	
	cout<<"此时栈的长度为"<<StackLen(S)<<endl<<endl; 
	cout<<"清空栈操作"<<endl; 
	
	StackClear(S);
	cout<<"此时栈的长度为"<<StackLen(S)<<endl ;
	return 0;

10.链栈运行结果