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  • 数据结构:顺序栈的实现

    数据结构:顺序栈的实现

    1、快速开始

      栈是一种遵循元素后进(Push)先出(Pop)规则的线性表,即最后加入的元素最先出来,它的实现可以用数组或者链表。

      

      

      它的特点如下:

    • 后入先出,先入后出。
    • 除了头尾节点之外,每一个元素有一个前驱,有一个后继。  

    2、实现栈

      我们已经说过了,栈是一种线性表,故其底层是基于数组或者链表的。那么,我们的重点是维护一种规则,即后进先出。

      我们始终要有一个变量L来记录最后一个元素的位置:

    • 当压入时,将新元素插入到L位置之后,然后更新L,即L+1.
    • 当弹出时,将L位置元素进行删除,然后更新L,即L-1。

       也正是因为,我们使用的是线性表,正好可以利用其尺寸来表示L,即线性表的大小可以表示最后一个元素的位置。

    2.1、栈的实现 

    class MyStack {
        private List<Integer> data;               // 存储元素
        public MyStack() {
            data = new ArrayList<>();
        }
        /**插入一个元素到栈中. */
        public void push(int x) {
            data.add(x);
        }
        /**检查是否为空 */
        public boolean isEmpty() {
            return data.isEmpty();
        }
        /**到达栈顶. */
        public int top() {
            return data.get(data.size() - 1);
        }
        /** 删除一个元素. 操作成功返回true. */
        public boolean pop() {
            if (isEmpty()) {
                return false;
            }
            data.remove(data.size() - 1);
            return true;
        }
    };
    

      

    3、C语言版本实现

    3.1、对栈的结构定义:

    typedef struct
    {
       int *base; 
       int *top; 
       int stacksize;    
    }SqStack;

    说明:

        1.base表示栈底指针,在判断出栈、初始化和重新分配空间的时候需要用到。

        2.top表示栈顶指针,是栈最关键和核心的组成,入栈时top向上移动,出栈时top向下移动。

        3.此处的stacksize并不表示当前的栈中的元素数量,而是表示栈的容量,也就是能装多少个元素。

    3.2、初始化栈:

    int initStack(SqSatck *S)
    {
        S->base=(int*)malloc(100*sizeof(int));
        if(!S)
             return 0; //0代表操作失败
        S->top=S->base;
        stacksize=100;
        return 1; //1代表操作完成
    }

    说明:

        1.顺序栈初始化无非就是给栈分配连续的内存空间,base是栈底指针,在上面提到过,它用来指示一段连续的内存空间的首地址,也就是用来初始化。

        2.分配空间不意味着一定会有那么多空间,所以判断也不可缺少。

        3.分配空间后,base和top的地址应该一致,此时top还没有移动。

    3.3、压栈

    int push(SqStack * S,int elem)
    {
      if(S->top-S->base>=S->stacksize)
      {
            S->base=(SElemType *)
                    realloc(S->base,(S->stacksize+10)*sizeof(SElemType)); //10代表增量,你可以使用宏定义,方便后续修改。
            if(!S->base)
                return 0;
            S->top=S->base+S->stacksize;
            S->stacksize+=10
      }
      *S->top++=elem;
      return 1;
    }    

      说明:

        1.压栈是栈的核心操作,关键步骤无非是*S->top++=elem;但是在进行此步操作时,一定要判断栈是否超出容量。

        2.如果栈超出容量,则要在进行原空间的基础上重新分配空间,realloc是关键的命令。

      realloc 
        原型:extern void *realloc(void *mem_address, unsigned int newsize); 
        用法:#include <stdlib.h> 有些编译器需要#include <alloc.h> 
        功能:改变mem_address所指内存区域的大小为newsize长度。 
        说明:如果重新分配成功则返回指向被分配内存的指针,否则返回空指针NULL。 
        当内存不再使用时,应使用free()函数将内存块释放。 

        3.分配空间以后,在修改stacksize之前,top应该保持在容量顶端,S->top=S->base+S->stacksize;

    2.4出栈

    int pop(SqStack *q)
    {
        if(S->top==S->base)
              return 0;
        return *S->--top;;
    }

    说明:

        1.出栈是简单操作,其实这里并没有完美的实现这个效果,你应该考虑到如果在扩容后又迅速减小,会造成大量的空间浪费。 

    2.5遍历栈

    int printfStack(SqStack *S)
    {
        int *p=S->base;
        puts("输出栈");
        for(p;p!=S->top;p++)
        {
            printf("***%d",*p);
        }
    }
    

      

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