关于栈及其应用演示样例

Posted 2020-09-19 gavanwanggw

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http://blog.csdn.net/pony_maggie/article/details/30802249

作者:小马

作为一种经常使用的数据结构, 了解栈对于算法的学习是很必要的。

栈有先进后出的特点，栈底指向数据表中的第一个元素。栈顶指向最后一个元素的下一个位置。

例如以下图所看到的:

 

 

栈和线性表类似。也是有两种存储结构。分别为顺序结构和链式结构。

大部分情况下，栈使用前者。这和它的使用场景有关。由于通常情况下我们不会对栈进行频繁地。随机地插入，删除操作。以下是我用顺序结构实现的栈。这个栈有个特点就是它的通用性，由于我并没有限制它所存储的数据类型，代码例如以下:

//void**其为双指针，意味入栈和出栈的将仅仅是相应数据的地址。而不须要对数据本身进行拷贝
typedef struct 
{
	char *base;
	char *top;
	int elementSize; //元素所点字节大小
	int stackSize;	//当前已分配的空间(注意不是元素的实际个数)
}ponyStack;

int InitStack(ponyStack *stack, int elementSize)
{
	stack->base = (char *)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(char)*elementSize);
	if (!stack->base)
	{
		return RET_ERROR;
	}

	stack->top = stack->base; //为空
	stack->stackSize = STACK_INIT_SIZE;
	stack->elementSize = elementSize;

	return RET_OK;
}

int ClearStack(ponyStack *stack)
{
	stack->top = stack->base;
	return RET_OK;
}

bool IsEmptyStack(ponyStack stack)
{
	if (stack.top == stack.base)
	{
		return true;
	}
	return false;
}

这里没有贴出所有的代码。更完整的能够从最后的地址那里下载。

注意elementSize,这个是栈能够做到通用的核心。

不理解的能够再研究一下代码。

 

 

看一个栈的使用演示样例，数制转换。十进制转八进制。

比如(1348)十进制= (2504)八进制,它基于例如以下的原理:

   N             N/8             N%8

  1348        168               4

  168           21                0

   21             2                  5

   2               0                   2

 

所以非常明显，N不断的除8，每次的余数就是结果的当中一个因子，注意先出来的因子是低位的数。能够考虑用栈来保存每次取余的结果。那么出栈的顺序就是实际的结果顺序。代码非常easy：

int decimalToOctonary(int decimalNumber)
{
	double octNumber = 0;
	int nCount = 0;
	int nTemp = 0;
	ponyStack numberStack;
	InitStack(&numberStack, 4);


	while (decimalNumber)
	{
		nTemp = (int)decimalNumber%8;
		Push(&numberStack, &nTemp);
		decimalNumber = decimalNumber/8;
	}

	nCount = CountOfStack(numberStack);//元素个数也就是位数
	while(!IsEmptyStack(numberStack))
	{
		Pop(&numberStack, &nTemp);
		octNumber += (nTemp*pow(10.0, --nCount));
	}
	
	DestroyStack(&numberStack);

	return (int)octNumber;
}

再来看一个行编辑程序的演示样例，用户在终端输入字符。完毕后保存用户的数据区， 由于在输入的过程中可能出错，须要改动，所以不可能每输入一个字符就存入数据区。比較好的做法是先在内存里开一个输入的缓冲区，当用户输入完毕一行后，再存入数据区。在行内能够改动。比如。当用户发现刚输入的一个字符是错的之后。能够再输入一个‘#‘,表示前一个字符是错的，假设发现当前行输入的错误太多。能够输入一个退行符‘@‘,表示当前行都无效，举个样例:

whli#ilr#e(s#*s)

[email protected](*s=#++)

实际有效的字符是这种:

while(*s)

putchar(*s++)

能够把内存里这个输入缓冲区定为栈,正常情况下每输入一个字符直接入栈，假设发现字符是‘#‘,就栈顶pop一次。假设是‘@‘就清空栈.代码实现例如以下:

void lineEdit()
{
	char ch = 0;
	char chTemp = 0;
	ponyStack lineStack;
	InitStack(&lineStack, 1);

	ch = getchar();
	while (ch != EOF)
	{

		while (ch != EOF && ch != ‘\n‘)
		{
			switch (ch)
			{
			case ‘#‘:
				Pop(&lineStack, &chTemp);
				break;
			case ‘@‘:
				ClearStack(&lineStack);
				break;
			default:
				Push(&lineStack, &ch);
				break;
			}
			ch = getchar();
		}

		writeToFile(lineStack);//存数据
		ClearStack(&lineStack);//准备接收下一行
		if (ch != EOF)
		{
			ch = getchar();
		}
	}

	DestroyStack(&lineStack);

}

最后一个样例是表达式求值的算法。这个在计算器应用中比較多用到。

比方。

求+4*9-16/4

建两个栈，一个存操作数。一个存运算符.为简单起，在运算符栈会预先存一个‘#‘,表示表达式開始。然后以‘#‘结束。

运算规则是这种:

输入字符，假设是‘#‘。则结束，假设是操作数，直接进操作数栈。

假设是运算符。则跟栈顶的运算符比較，假设栈顶的优先级低,直接进栈，接收下一字符，假设相等。脱括号。接收下一个字符，假设栈顶的优先级高，pop两个操作数，pop栈内操作符。运算，然后运算的结果进操作数栈。

当前运算符继续跟栈顶比較。

要实现这个代码。首先要有一个表格。存储我们操作符之间的优先级关系，例如以下所看到的:

static char priority[7][7] = {
	‘>‘,‘>‘,‘<‘,‘<‘,‘<‘,‘>‘,‘>‘,   // +
	‘>‘,‘>‘,‘<‘,‘<‘,‘<‘,‘>‘,‘>‘,   // -
	‘>‘,‘>‘,‘>‘,‘>‘,‘<‘,‘>‘,‘>‘,   // *
	‘>‘,‘>‘,‘>‘,‘>‘,‘<‘,‘>‘,‘>‘,   // /
	‘<‘,‘<‘,‘<‘,‘<‘,‘<‘,‘=‘,‘ ‘,   // (
	‘>‘,‘>‘,‘>‘,‘>‘,‘ ‘,‘>‘,‘>‘,   // )
	‘<‘,‘<‘,‘<‘,‘<‘,‘<‘,‘ ‘,‘=‘,   // #
};// +   -   *   /   (   )   #

然后实现依据上面的思路，实现起来就比較easy了：

int evaluateExpression()
{
	char chCurrent = 0;
	char chOnTop = 0;

	char chTemp = 0;
	int nResult = 0;
	int nTemp = 0;
	int a,b;
	int nOperandFlag = 0;

	ponyStack operatorStack;//运算符栈
	ponyStack operandStack; //操作数栈

	InitStack(&operatorStack, 1);
	chTemp = ‘#‘;
	Push(&operatorStack, &chTemp);

	InitStack(&operandStack, 4);

	chCurrent = getchar();
	GetTop(operatorStack, &chOnTop);

	while ((chCurrent != ‘#‘)||(chOnTop != ‘#‘))
	{
		if (!isOperator(chCurrent))//是操作数,要考虑多位整型数的情况
		{
			nTemp = nTemp * (int)pow(10.0, nOperandFlag);
			nTemp += (int)(chCurrent - ‘0‘);
			chCurrent = getchar();
			nOperandFlag = 1;
		}
		else
		{
			if (nOperandFlag == 1)
			{
				Push(&operandStack, &nTemp);//操作数输入结束，入栈
				nOperandFlag = 0;
				nTemp = 0;
			}
			
			GetTop(operatorStack, &chOnTop);
			switch (precede(chOnTop, chCurrent))//比較优先级
			{
			case ‘<‘:		//栈顶的优先级小
				Push(&operatorStack, &chCurrent);
				chCurrent = getchar();
				GetTop(operatorStack, &chOnTop);
				break;
			case ‘=‘:		//脱括号。接收下个字符
				Pop(&operatorStack, &chTemp);
				chCurrent = getchar();
				GetTop(operatorStack, &chOnTop);
				break;
			case ‘>‘:		//栈顶的优先级大，出栈运算，结果入栈
				{
					Pop(&operandStack, &a);
					Pop(&operandStack, &b);
					Pop(&operatorStack, &chTemp);
					nTemp = operate(a, chTemp, b);
					Push(&operandStack, &nTemp);
					nTemp = 0;//重置
					GetTop(operatorStack, &chOnTop);
				}
				break;
			default:
				break;
			}
			
		}
	}


	GetTop(operandStack, &nResult);
	
	DestroyStack(&operatorStack);
	DestroyStack(&operandStack);

	return nResult;
}

代码下载地址:

https://github.com/pony-maggie/StackDemo

或

http://download.csdn.net/detail/pony_maggie/7499167