数据结构学习笔记02堆栈

栈（stack）又名堆栈，它是一种运算受限的线性表。其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除运算。这一端被称为栈顶，相对地，把另一端称为栈底。是一种后进先出（LIFO）的数据结构。

一．栈的顺序存储

如图，左图为空栈，右图为已存放数据的栈。不难发现，栈只有一个口子，数据只能从一端进行入栈（push）和出栈（pop）操作。数据data的入栈顺序为 0， 1， 2.因此，出栈顺序只能为2,  1，0，从栈顶向栈底依次取出。

  1 //顺序栈
  2 #include <stdio.h>
  3 #include <stdlib.h>
  4 
  5 typedef int Status;
  6 typedef int SElemType; /* SElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */
  7 
  8 #define STACK_INTI_SIZE 100        //存储空间初始分配量 
  9 #define STACKINCREMENT 10        //存储空间分配增量
 10 
 11 #define OK 1
 12 #define ERROR 0
 13 #define INFEASIBLE -1
 14 #define OVERFLOW -2
 15 
 16 typedef struct {
 17     SElemType *base;    
 18     SElemType *top;        //栈顶指针
 19     int stacksize;        //当前已分配的存储空间
 20 }SqStack;
 21 
 22 Status InitStack(SqStack &S);    
 23 Status DestroyStack(SqStack &S);
 24 Status ClearStack(SqStack &S);
 25 bool StackEmpty(SqStack S);        
 26 int StackLength(SqStack S);            
 27 Status GetTop(SqStack S, SElemType &e);    
 28 Status Push(SqStack &S, SElemType e);    
 29 Status Pop(SqStack &S, SElemType &e);    
 30 Status StackTraverse(SqStack S, Status(*visit)(SElemType e));
 31 
 32 Status visit(SElemType c)
 33 {
 34     printf("%d ", c);
 35     return OK;
 36 }
 37 /*操作结果：构造一个空栈S*/ 
 38 Status InitStack(SqStack &S)
 39 {
 40     S.base = (SElemType *)malloc(STACK_INTI_SIZE * sizeof(SElemType));
 41     if (!S.base) exit(OVERFLOW);
 42     S.top = S.base;
 43     S.stacksize = STACK_INTI_SIZE;
 44     return OK;
 45 }
 46 /*初始条件：栈S已存在。
 47 操作结果：栈S被销毁*/ 
 48 Status DestroyStack(SqStack &S)
 49 {
 50     free(S.base);
 51     free(&S); 
 52     S.top = NULL;
 53     S.base = NULL;
 54     S.stacksize = 0;
 55     return OK;
 56 }
 57 /*初始条件：栈S已存在。
 58 操作结果：将S清为空栈*/ 
 59 Status ClearStack(SqStack &S)
 60 {
 61     S.top = S.base;
 62     return OK;
 63 }
 64 /*初始条件：栈S已存在。
 65 操作结果：若栈S为空栈，则返回TRUE，否则FALSE*/ 
 66 bool StackEmpty(SqStack S)
 67 {
 68     if (S.top == S.base)
 69         return true;
 70     else
 71         return false;
 72 }
 73 /*初始条件：栈S已存在。
 74 操作结果：返回S的元素个数，即栈的长度*/ 
 75 int StackLength(SqStack S)
 76 {
 77     return (S.top - S.base);
 78 }
 79 /*初始条件：栈S已存在且非空。
 80 操作结果：用e返回S的栈顶元素*/ 
 81 Status GetTop(SqStack S, SElemType &e)
 82 {
 83     if (S.top == S.base) return ERROR;    //若栈空 返回ERROR
 84     e = *(S.top - 1);
 85     return OK;
 86 }
 87 /*初始条件：栈S已存在。
 88 操作结果：插入元素e为新的栈顶元素*/ 
 89 Status Push(SqStack &S, SElemType e)
 90 {
 91     if (S.top - S.base >= S.stacksize) {        //栈满追加存储空间
 92         S.base = (SElemType *)realloc(S.base,     
 93                     (S.stacksize + STACKINCREMENT) * sizeof(SElemType));
 94         if (!S.base) exit(OVERFLOW);            //存储分配失败 
 95         S.top = S.base + S.stacksize;/*realloc可能返回了新的地址，所以top的地址需重新确定。*/ 
 96         S.stacksize += STACKINCREMENT;            //更新stacksize的值
 97     }
 98     *S.top++ = e;  //*S.top = e; S.top++
 99     return OK;
100 }
101 /*初始条件：栈S已存在且非空。
102 操作结果：删除S的栈顶元素，并用e返回其值*/ 
103 Status Pop(SqStack &S, SElemType &e)
104 {
105     if (S.top == S.base) return ERROR;
106     e = * --S.top;  //S.top--; e = *S.top;
107     return OK;
108 }
109 /*初始条件：栈S已存在且非空。
110 操作结果：从栈底到栈顶依次对S的每个数据元素调用函数visit()。
111 一旦visit()失败，则操作失败。*/ 
112 Status StackTraverse(SqStack S, Status(*visit)(SElemType e))
113 {
114     if (S.base == S.top)
115     {
116         printf("栈为空！");
117         return ERROR;
118     }
119     for (SElemType *p = S.base;p < S.top;p++)
120         visit(*p);
121     
122     printf("\n");
123     return OK;
124 }
125 int main()
126 {
127     SqStack s;
128     int e,length;
129     
130     if (InitStack(s) == OK)
131         for (int j = 1;j <= 10;j++)
132             Push(s, j);
133     length = StackLength(s);
134     StackTraverse(s,visit);
135     printf("length = %d\n", length);
136     if (StackEmpty(s) == true)
137         printf("empty!\n");
138     else printf("not empty!\n");
139     Pop(s, e);
140     printf("e = %d\n", e);
141     ClearStack(s);
142     if (StackEmpty(s) == true)
143         printf("empty!\n");
144     else printf("not empty!\n");
145     DestroyStack(s);
146     if (StackEmpty(s) == true)
147         printf("empty!\n");
148     else printf("not empty!\n");
149     system("pause");
150     return 0;
151 }

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