[C++]数据结构：栈之顺序栈

Posted 2022-12-12 johnnyzen

0 栈的基本概念

栈，根据存储结构的不同，可分为：链栈和顺序栈。

1 顺序栈的知识概览

2 编程复现

2.1 定义基本数据结构

typedef char DataType; // 基本数据类型 

enum Status  ERROR, OK, OVERFLOW ;// 状态(码) : 枚举类型 

#define MAXSIZE_STACK 100 //栈内最大元素数 

typedef struct  // 顺序栈
    DataType *base; // 栈底指针 (NULL:栈结构不存在；【重点】 初始化后，始终指向栈底)
    DataType *top;  //栈顶指针 【重点】（初始时：top==base; top所指处无任何元素） 
    int stackSize;  //栈可用的最大容量 
SeqStack; 

2.2 基本操作

Status InitStack(SeqStack &S); //初始化
Status Push(SeqStack &S, DataType e); //入栈
Status Pop(SeqStack &S, DataType &e); //出栈
bool StackEmpty(SeqStack S); //判定栈空
bool StackFull(SeqStack S); //判定栈满
Status GetTop(SeqStack S, DataType &e); //取得栈顶元素
int StackLength(SeqStack &S); //栈的长度
Status StackTraverse(SeqStack S); //栈的遍历

• 0> 初始化

Status InitStack(SeqStack &S)
    S.base = new DataType [MAXSIZE_STACK];
    if(S.base==NULL)
        exit(OVERFLOW);
    
    S.top = S.base;
    S.stackSize = MAXSIZE_STACK; // 设置栈的可用最大容量
    return OK; 

• 1> 入栈

Status Push(SeqStack &S, DataType e)//入栈 
    if(S.top - S.base == S.stackSize) // 栈满 
        return ERROR; 
    
    *S.top = e;
    S.top++;
    StackTraverse(S);
    return OK;

• 2> 出栈

Status Pop(SeqStack &S, DataType &e)//出栈 
    if(S.top==S.base)//栈空 
        return ERROR;
    
    e = *(S.top-1); //返回栈顶元素的值 【易错】top所指处系栈顶元素的后一位，而非直接指向栈顶元素  
    S.top--; //【易混】要么，是先自减1，再取栈顶元素(*(S.top-1))，最后降top的位置(top--)；要么，先自降top位置（top-1），再直接取当前栈顶top位置的元素（即 S.top即为栈顶元素真值） 
    return OK;

• 3> 判定栈空

bool StackEmpty(SeqStack S) // 栈空? 
    if(S.base==S.top) // 栈空 
        return true;
    
    return false; //栈不为空 

• 3> 判定栈满

bool StackFull(SeqStack S) //栈满? 
    if(S.top-S.base == S.stackSize)
        return true;//栈满 
    
    return false; //栈未满 

• 4> 取栈顶元素

Status GetTop(SeqStack S, DataType &e)//取栈顶元素 
    if(S.top==S.base)//栈空 
        return ERROR;
    
    e = *(S.top-1); //【易错】
    return OK; 

• 5> 栈的长度

int StackLength(SeqStack &S)
    if(S.base==NULL)
        return -1;
    
    return S.top-S.base;

• 6> 栈的遍历

Status StackTraverse(SeqStack S)//遍历
    if(S.base == NULL) // 栈结构不存在 
        return ERROR;
    
    if(S.base == S.top)//栈空 
        return ERROR;
    
    DataType *p = S.top;
    while(p!=S.base)
        cout<<p<<"\\t";
        p--;
    
    cout<<p<<endl;
    return OK;

• 7> 执行：Main函数

#include<stdio.h>
#include<iostream>

#include"base.h" // 引入 基本数据类型 以及 表函数处理结果的状态码结构体 Status 
#include<string> // main函数中需要测试调用 (string类)

using namespace std;

int main()
    SeqStack S;
    InitStack(S);
    string instruction="-"; // string 在 cmd | 标准I/O 模式中输入时，将会以空格隔断字符串 
    DataType data;
    cout<<"Please Input Your Instructions:"<<endl;
    cout<"Format: \\n1.\\"#\\":Stop Execute.\\n2.\\"PUSH\\" 'H':Push a element 'H'. 3.\\"POP\\" 'T':Pop a element 'T'.\\n";
    while(instruction!= "#")
        cout<<"[INSTRUCTION]";
        cin>>instruction;
        if(instruction=="PUSH")
            if(!StackFull(S))
                cout<<"[PUSH DATA]";
                cin>>data;
                //cout<<"(data:"<<data<<")\\n"; //for test   
                Push(S, data);
             else 
                cout<<"<ERROR: Stack is full!So, it doesn't allow 'PUSH' operation!>"<<endl;
            
         else if(instruction=="POP")
            Status status = Pop(S, data);
            if(status==OK)
                cout<<"[POP DATA]"<<data<<endl;
             else 
                cout<<"<ERROR: 'POP' operation handle error!>"<<endl;
            
         else 
            cout<<"<ERROR: INSTRUCTION is error!)>"<<endl;
        
            cout<<"(length:"<<StackLength(S)<<")\\n";// for test
    
    StackTraverse(S);
    return 0;

• 8> Output For Test

Please Input Your Instructions:
[INSTRUCTION]PUSH
[PUSH DATA]8
(length:1)
[INSTRUCTION]PUSH
[PUSH DATA]7
(length:2)
[INSTRUCTION]PUSH
[PUSH DATA]3
(length:3)
[INSTRUCTION]PUSH
[PUSH DATA]1
(length:4)
[INSTRUCTION]PUSH
[PUSH DATA]K
(length:5)
[INSTRUCTION]PUSH
[PUSH DATA]M
(length:6)
[INSTRUCTION]POP
[POP DATA]M
(length:5)
[INSTRUCTION]%
<ERROR: INSTRUCTION is error!)>
(length:5)
[INSTRUCTION]#
<ERROR: INSTRUCTION is error!)>
(length:5)
M       KM      1KM     31KM    731KM   8731KM

参考文献

• 《数据结构(C语言版/ 严蔚敏 李冬梅 吴伟民 编)》