数据结构学习笔记1——栈
参考文章：
《顺序栈之C++实现》《C++实现顺序栈的基本功能》
1，基本定义
栈(stack)是只能在最后一个位置上进行插入和删除操作的表，该位置是表的末端(vector的back)，栈的顶(top)。
栈又称为LIFO（Last In First Out）表，最典型的特征就是先进后出，后进先出。
栈就好比是一个装东西的木桶，先放进去的东西在桶底，后放进去的东西在顶部，所以取东西的时候，总是先取顶部的，也就是后放进去的东西。
栈可以用单向链表来实现，也可以用数组或顺序容器来实现，用数组或顺序容器来实现的栈就被称为顺序栈。
2，代码实现
接下来将分别用数组、vector容器和模板三种方式来实现顺序Stack。
用数组实现时，必须指定stack中存储的数据类型和stack中能存储的最大数据个数，在例子中将其分别定为int和100；
用vector容器实现时，不用再指定最大数据的个数，但是还是必须指定数据类型；
使用模板(配合vector容器)实现时，既不用指定数据大小，也不用指定数据类型；
p.s.强烈鄙视《数据结构与算法分析C++描述》一书！好歹你也是经典教材，居然说因为stack的实现太简单了，所以你就懒得给出代码了。。。坑死我们这些小白了……
代码文件的构架如下：
SeqStack.h和SeqStack.cpp用于实现数组版本的顺序栈；
SeqStack_Vector.h和SeqStack_Vector.cpp用于实现vector容器版本的顺序栈；
SeqStack_VT.h和SeqStack_VT_Def.h用于实现模板版本的顺序栈。
main.cpp中是主函数，测试栈的实现是否可用
Public.h中放的是公用的、常用的头文件，代码不贴出来。
2.1 数组版本
SeqStack.h：
/********************************************************/
// 用数组实现顺序栈(Sequence Stack)的数据定义
// 非模板版本，只存储int类型
/********************************************************/
#pragma once
#include "Public.h"
typedef int dataType;
const size_t MaxSizeStack = 100;//Stack数据的最大长度
//定义顺序栈类，数据用数组存储
class Stack
{
public:
Stack(); //默认构造函数
void push(dataType elem); //压入新成员，放在栈顶
void pop(); //删除栈顶成员
dataType top(); //返回栈顶成员
void clear(); //清空栈
bool isEmpty(); //判断栈是否为空
bool isFull(); //判断栈是否已满
void print(ostream& out);
private:
dataType data[MaxSizeStack];//用于存储数据的数组
int top_index; //栈顶所在的数组下标
};
SeqStack.cpp：实现成员函数的定义
/********************************************************/
// 实现顺序栈(Sequence Stack)类Stack的成员函数定义
// 非模板版本，只存储int类型
/********************************************************/
#include "SeqStack.h"
//默认构造函数
Stack::Stack():top_index(-1)
{
//若对象定义在局部作用域中，则不会对类中的数组成员做自动初始化
//不手动清零其实也可以，因为能取什么值，由top_index决定
memset(data, 0, MaxSizeStack * sizeof(dataType));
}
//压入数据
void Stack::push(dataType elem)
{
//赋值完成后，top_index也自动+1
data[++top_index] = elem;
}
//弹出数据
void Stack::pop()
{
--top_index;
}
//获取栈顶成员
dataType Stack::top()
{
if (top_index > -1)
{
return data[top_index];
}
else
{
//错误应该如何处理？？
return data[-1];
cout << "访问空栈的成员" << endl;
}
}
//清空栈
void Stack::clear()
{
top_index = -1;
}
//判断栈是否为空
bool Stack::isEmpty()
{
if (top_index >= 0)
{
return false;
}
else
{
return true;
}
}
//判断栈是否已满
bool Stack::isFull()
{
return top_index == MaxSizeStack - 1;
}
//打印所有栈成员
void Stack::print(ostream& out)
{
if (isEmpty())
{
out << "The Stack is empty!" << endl;
}
else
{
for (size_t index = 0; index != top_index+1; index++)
{
out << data[index] << endl;
}
}
}
2.2 vector容器版本
SeqStack_Vector.h
/********************************************************/
// 用vector实现顺序栈(Sequence Stack)的数据定义
// 可以不用限制数据的最大个数
/********************************************************/
#pragma once
#include "Public.h"
typedef int dataType;
//定义顺序栈类，数据用vector存储
class Stack_Vector
{
public:
Stack_Vector() :top_index(-1) {} //默认构造函数
void push(dataType elem); //压入新成员，放在栈顶
void pop(); //删除栈顶成员
dataType top(); //返回栈顶成员
void clear(); //清空栈
bool isEmpty(); //判断栈是否为空
void print(ostream& out);
private:
vector data; //用于存储数据的数组
int top_index; //栈顶所在的数组下标
};
/********************************************************/
// 用Vector实现顺序栈(Sequence Stac)类Stack_Vector的成员函数定义
// 非模板版本，只存储int类型
/********************************************************/
#include "SeqStack_Vector.h"
//压入数据
void Stack_Vector::push(dataType elem)
{
// vector的back就是栈的top
data.push_back(elem);
top_index++;
}
//弹出数据
void Stack_Vector::pop()
{
if (!isEmpty())
{
data.pop_back();
top_index--;
}
}
//获取栈顶成员
dataType Stack_Vector::top()
{
if (!isEmpty())
{
return data[top_index];
}
else
{
//错误应该如何处理？？
cout << "访问空栈的成员" << endl;
return data[-1];
}
}
//清空栈
void Stack_Vector::clear()
{
top_index = -1;
}
//判断栈是否为空
bool Stack_Vector::isEmpty()
{
if (top_index >= 0)
{
return false;
}
else
{
return true;
}
}
//打印所有栈成员
void Stack_Vector::print(ostream& out)
{
if (isEmpty())
{
out << "The stack is empty!" << endl;
}
else
{
for (size_t index = 0; index != top_index + 1; index++)
{
out << data[index] << endl;
}
}
}
2.3 模板版本
SeqStack_VT.h：模板的定义体
/********************************************************/
// 用vector和模板实现顺序栈(Sequence Stack)的数据定义
// 可以不用限制数据的最大个数和数据类型
/********************************************************/
#pragma once
#include "Public.h"
//定义顺序栈类，数据用vector存储,VT is short for Vector_Template
template
class Stack_VT
{
public:
Stack_VT() :top_index(-1) {} //默认构造函数
void push(dataType const& elem); //压入新成员，放在栈顶
void pop(); //删除栈顶成员
dataType top(); //返回栈顶成员
void clear(); //清空栈
bool isEmpty(); //判断栈是否为空
void print(ostream& out); //打印所有栈成员
private:
vector data; //用于存储数据的数组
int top_index; //栈顶所在的数组下标
}; SeqStack_VT_Def.h：模板的函数成员的定义体
/********************************************************/
// 用Vector和模板实现顺序栈(Sequence Stac)类Stack_VT的成员函数定义
// 模板版本，存储任意类型和任意长度数据
/********************************************************/
#include "SeqStack_VT.h"
//压入数据，输入参数使用const引用
template
void Stack_VT::push(dataType const& elem)
{
// vector的back就是栈的top
data.push_back(elem);
top_index++;
}
//弹出数据
template
void Stack_VT::pop()
{
if (!isEmpty())
{
data.pop_back();
top_index--;
}
}
//获取栈顶成员
template
dataType Stack_VT::top()
{
if (!isEmpty())
{
return data[top_index];
}
else
{
//错误应该如何处理？？
cout << "访问空栈的成员" << endl;
return data[-1];
}
}
//清空栈
template
void Stack_VT::clear()
{
top_index = -1;
}
//判断栈是否为空
template
bool Stack_VT::isEmpty()
{
if (top_index >= 0)
{
return false;
}
else
{
return true;
}
}
//打印所有栈成员
template
void Stack_VT::print(ostream& out)
{
if (isEmpty())
{
out << "The stack is empty!" << endl;
}
else
{
for (size_t index = 0; index != top_index + 1; index++)
{
out << data[index] << endl;
}
}
}
2.4 主函数
main.cpp
/********************************************************/
// 主函数
// 用于测试编写的各函数与数据结构
/********************************************************/
#include "SeqStack.h"
#include "SeqStack_Vector.h"
#include "SeqStack_VT_Def.h"
int main()
{
// 1,3个版本的顺序栈
//Stack stack_obj; //使用数组实现的栈
//Stack_Vector stack_obj; //使用Vector实现的栈
Stack_VT stack_obj;
cout << "空栈打印：" << endl;
stack_obj.print(cout);
for (int index = 1; index != 10; index++)
{
stack_obj.push(index);
}
cout << "\npush后打印：" << endl;
stack_obj.print(cout);
for (int index = 1; index != 5; index++)
{
stack_obj.pop();
}
cout << "\npop后打印：" << endl;
stack_obj.print(cout);
system("pause");
return 0;
}
2.5 运行结果
三种实现的栈，其运行结果是一样的。
注意：只有数组实现的栈提供了isFull()方法，其他的实现版本没必要提供这一方法。
