数据结构--顺序栈的c语言实现（超详细注释/实验报告）

数据结构–顺序栈的c语言实现（超详细注释/实验报告）

知识小回顾

栈（Stack）作为一种限定性线性表，是将线性表的插入和删除操作限制为仅在表的一端进行，通常将表中允许进行插入、删除操作的一端成为栈顶（Top），因此栈顶的当前位置是动态变化的，它由一个成为栈顶指针的位置指示器来指示。同时，表的另一端被称为栈底（Bottom）。当栈中没有元素时成为空栈。栈的插入操作被形象地成为进栈或入栈，删除操作称为出栈或退栈。

栈被称为时后进先出（Last In First Out,LIFO）的线性表，简称LIFO表。生活中也有很多last in first out的例子，例如，手枪子弹夹中的子弹，子弹装入与子弹出膛均在弹夹的一端进行，现装入的子弹后发出，而后装入的子弹先发出。又如，铁路调度站。

顺序栈是用顺序存储结构实现的栈，即利用各一组地址连续的存储单元依次存放自栈底到栈顶的数据元素，同时由于栈操作的特殊性，还必须附设一个位置指针（栈顶指针）来动态地知识栈顶元素在顺序栈中的位置。通常以$top=-1$表示空栈。

实验题目

实现顺序栈各种基本运算

实验目的

1. 熟悉将算法转换为程序代码的过程；
2. 了解顺序表的逻辑结构特性，熟练掌握顺序栈存储结构的C语言描述方法；
3. 熟练掌握顺序表的基本运算：进栈、出栈、查看栈顶元素等，掌握顺序栈的随机存取特性。

实验要求

1. 以顺序栈作为存储结构；
2. 实现顺序栈上的数据元素的进栈运算；
3. 实现顺序栈上的数据元素的出栈运算；
4. 实现顺序栈上的数据元素的查看栈顶元素运算。

实验内容和实验步骤

1.需求分析

 以菜单的形式作为用户与程序的接口，用户输入菜单号来实行相应的操作。

2. 概要设计

 设计几个函数来实现初始化、插入、删除和查找的功能，然后再主函数中调用函数来实现操作。

3. 详细设计

导入一些库，并定义栈的大小以及表中元素的类型。

#include
#include
#include
#define Stack_Size 50//设栈中元素个数为50

定义栈中元素的数据类型以及顺序栈的存储结构。

typedef int StackElementType;
typedef struct
{
    StackElementType elem[Stack_Size];//设置一个一维数组来存放栈中元素
    int top;//栈顶指针,是假指针，准确来说应该是指示器
}SeqStack;

初始化顺序栈。

• 通常以top=-1表示空栈。

//初始化顺序栈
void Init_Stack(SeqStack *S)
{
    S->top=-1;//通常以top=-1表示空栈
}

顺序栈进栈

• 通过top指针（假指针，准确来说是指示器）的变化来实现。
• 注意数组的下标是从0开始

//顺序栈进栈
int Push(SeqStack *S,StackElementType x)
{
    if(S->top==Stack_Size-1)//栈满了，因为是数组存储，所以是-1
        return 0;
    S->top++;//栈顶指针+1
    S->elem[S->top]=x;//进栈
    return 1;
}

顺序栈出栈

• 和进栈差不多的操作

//顺序栈出栈
int Pop(SeqStack *S)
{
    if(S->top==-1)
        return 0;
    S->top--;
    return 1;
}

读取栈顶元素

• 比较简单，借用top当数组索引。

//读取栈顶元素
StackElementType GetTop(SeqStack *S)
{
    StackElementType x;
    if(S->top==-1)
        return 0;
    else
    {
        x=S->elem[S->top];
        printf("%d",x);
        return x;
    }
}

顺序栈的显示

• 从栈底到栈顶一个一个地打印。

//顺序栈的显示
void Display_SeqStack(SeqStack *S)
{
    int i;
    if(S->top==-1)
    {
        printf("顺序栈为空");
    }
    else
    {
        for(i=0;i<=S->top;i++)
        {
            printf("%d   ",S->elem[i]);
        }
    }
}

主函数部分，用一种“菜单”的形式使线性表的操作更加地清晰地展示出来。

int main()
{
    SeqStack s;
    int i=1;
    StackElementType x;
    Init_Stack(&s);
    for(x=1;x<5;x++)
    {
        Push(&s,x);
    }
    //Display_SeqStack(&s);
    while(i)//保证一直进行，条件可以自己改，有很多种方式，比较自由
    {
        printf("当前的顺序栈如下（栈底->栈顶）：\n");
        Display_SeqStack(&s);
        printf("\n------------------------------------\n");
        printf("         Main Menu         \n");
        printf("    1   进栈    \n");
        printf("    2   出栈   \n");
        printf("    3   读取栈顶元素   \n");
        printf("    4   清屏   \n");
        printf("    0   结束程序      \n");
        printf("------------------------------------\n");
        printf("请输入你选择的菜单号<1, 2, 3, 4, 0>:\n");
        scanf("%d",&i);
        switch(i)
        {
        case 1:
            printf("请输入进栈元素：");
            scanf("%d",&x);
            Push(&s,x);
            //Display_SeqStack(&s);
            printf("\n\n");
            break;
        case 2:
            Pop(&s);
            //Display_SeqStack(&s);
            printf("\n\n");
            break;
        case 3:
            printf("栈顶元素为：");
            GetTop(&s);
            printf("\n\n");
            break;
        case 4:
            system("cls");
            break;
        case 0:
            exit(0);
            break;
        default:
            printf("输入有误~\n");
            break;
        }
    }
}

4. 调试分析

遇到的问题及解决方法

• 实验指导书上给出的代码在code blocks环境下会报错，有的语句书写规范不一样。不过改正后就好了。

算法的时空分析

• 顺序栈比较简单，都是依托着数组来实现的，所以整体难度不大。

实验结果

实验结果很不错，所有操作都能正常执行，并且自己加入了“清屏”选项，使得界面更加的整洁。

实验总结

顺序栈比较简单，多多重复，百炼成钢！

最后附上完整的代码

#include
#include
#include
#define Stack_Size 50//设栈中元素个数为50
typedef int StackElementType;
typedef struct
{
    StackElementType elem[Stack_Size];//设置一个一维数组来存放栈中元素
    int top;//栈顶指针,是假指针，准确来说应该是指示器
}SeqStack;

//初始化顺序栈
void Init_Stack(SeqStack *S)
{
    S->top=-1;//通常以top=-1表示空栈
}

//顺序栈进栈
int Push(SeqStack *S,StackElementType x)
{
    if(S->top==Stack_Size-1)//栈满了，因为是数组存储，所以是-1
        return 0;
    S->top++;//栈顶指针+1
    S->elem[S->top]=x;//进栈
    return 1;
}

//顺序栈出栈
int Pop(SeqStack *S)
{
    if(S->top==-1)
        return 0;
    S->top--;
    return 1;
}

//读取栈顶元素
StackElementType GetTop(SeqStack *S)
{
    StackElementType x;
    if(S->top==-1)
        return 0;
    else
    {
        x=S->elem[S->top];  
        printf("%d",x);
        return x;
    }
}


//顺序栈的显示
void Display_SeqStack(SeqStack *S)
{
    int i;
    if(S->top==-1)
    {
        printf("顺序栈为空");
    }
    else
    {
        for(i=0;i<=S->top;i++)
        {
            printf("%d   ",S->elem[i]);
        }
    }
}





int main()
{
    SeqStack s;
    int i=1;
    StackElementType x;
    Init_Stack(&s);
    for(x=1;x<5;x++)
    {
        Push(&s,x);
    }
    //Display_SeqStack(&s);
    while(i)//保证一直进行
    {
        printf("当前的顺序栈如下（栈底->栈顶）：\n");
        Display_SeqStack(&s);
        printf("\n------------------------------------\n");
        printf("         Main Menu         \n");
        printf("    1   进栈    \n");
        printf("    2   出栈   \n");
        printf("    3   读取栈顶元素   \n");
        printf("    4   清屏   \n");
        printf("    0   结束程序      \n");
        printf("------------------------------------\n");
        printf("请输入你选择的菜单号<1, 2, 3, 4, 0>:\n");
        scanf("%d",&i);
        switch(i)
        {
        case 1:
            printf("请输入进栈元素：");
            scanf("%d",&x);
            Push(&s,x);
            //Display_SeqStack(&s);
            printf("\n\n");
            break;
        case 2:
            Pop(&s);
            //Display_SeqStack(&s);
            printf("\n\n");
            break;
        case 3:
            printf("栈顶元素为：");
            GetTop(&s);
            printf("\n\n");
            break;
        case 4:
            system("cls");
            break;
        case 0:
            exit(0);
            break;
        default:
            printf("输入有误~\n");
            break;
        }
    }
}