王道数据结构----顺序栈的实现(C语言)

王道数据结构----顺序栈的实现(C语言)

一:栈的定义和特点

1:栈的定义

  栈是限定仅在表尾进行插入或者删除操作的线性表。
  表尾端成为栈顶
  表头端称为栈底

2:结构图

王道数据结构----顺序栈的实现(C语言)_第1张图片

3:特点

  先进后出,后进先出(LIFO,Last In First Out)

4:栈的存储

  栈的存储方式有两种:顺序栈和链栈,即栈的顺序存储和链式存储。
  采用顺序存储的栈称为顺序栈,它利用一组地址连续的存储单元存放自栈底到栈顶的元素,同时附设一个指针(top)指示当前栈顶的位置。
  采用链式存储的栈称为链栈,链栈便于多个栈共享存储空间和提高其效率,且不存在栈满上溢的情况。通常采用单链表实现,并且所有操作都是在单链表的表头进行的。

二:顺序栈

  顺序栈是指利用顺序存储结构实现的栈。利用一组地址连续的存储单元一次存放自栈底带栈顶的数据元素,以及设指针top指示栈顶元素在顺序栈中的位置。
  通常情况下top=-1或者top=0两种情况表示栈空。(具体情况具体对待)
  基本操作:

  • InitStack(&S)    //构建一个空栈
  • DestoryStack(&S)  //销毁已经存在的栈
  • ClearStack(&S)   //清空已经存在的栈
  • StackEmpty(S)    //判断栈是否尾空
  • StackLength(S)   //返回栈的元素个数(栈的长度)
  • GetTops(S)     //返回栈顶元素(栈已存在且非空)
  • Push(&S,e)     //插入元素为e的新的栈顶元素
  • StackTraverse(S)   //从栈底到栈顶依次队每个数据元素进行访问

2.1:栈的顺序存储–结构体

typedef int ElemType;
#define MaxSize 10          //定义栈中的最大元素个数
typedef struct SeqStack{
    int top;                //栈顶指针
    ElemType data[MaxSize]; //定义一个静态数组用来存放栈中的元素
}SeqStack;                   //这里的SeqStack等价于  typedef struct SeqStack SeqStack;

2.2:顺序表的初始化和判空’

栈非空时,top指针始终指向栈顶元素的上一个位置

初始化算法步骤:

  • 初始化栈顶指针(判空条件S->top = -1;)

判空算法步骤:

  • S.top == -1表示栈空

代码实现

//初始化
void InitStack(SeqStack *S){
    S->top=-1;               //初始化栈顶指针
}
//判空
int StackEmpty(SeqStack S){
    if(S.top == -1)         //S.top == -1,说明栈中没有元素
        return 1;
    else
        return 0;
}

2.3:顺序表的入栈出栈

入栈算法步骤:

  • 判断栈是否为空(栈满条件S.top==MaxSize-1
  • 将新元素压入栈顶,top++

代码实现

//入栈操作
int Push(SeqStack *S,ElemType e){
    if(S->top==MaxSize-1){   //栈满条件S.top==MaxSize-1
        return 0;
    }
    S->top++;                   //top指针加一
    S->data[S->top]=e;        //将新元素入栈
    //上面两行代码等价与 S->data[++S->top]=e
    return 1;
}

出栈算法步骤:

  • 判断栈是否为空(栈满条件S.top==MaxSize-1
  • top–,栈顶元素出栈
int Pop(SeqStack S,ElemType *elemType){
    if(S.top == -1){         //S.top == -1,说明栈中没有元素
        return 0;
    }
    elemType=S.data[S.top];
    S.top--;
  //上面两行代码等价与  *elemType=S->data[S->top--]
    return elemType;
}

2.4:取栈顶元素

算法步骤:

  • 判断栈是否为空
  • 直接返回栈顶元素

代码实现

//取栈顶元素
int GetTop(SeqStack S){
    if(S.top==-1)             //判断栈是否为空
        return 0;
    return S.data[S.top];
}

2.5:打印栈中的所有元素

算法步骤:

  • 判断栈中的元素是否是空的
  • 然后利用GetTop()函数和Pop()函数循环打印出所有栈中的元素。

代码实现

//打印栈中的所有元素
int PrintStack(SeqStack S){
    if(S.top==-1){              //判断栈中的元素是否是空的
        return 0;
    }
    ElemType X;                 //用与保存出栈和读栈顶元素返回的变量的值
    int count = S.top;
    for(int i = 0;i <= count;i++)//循环打印
    {
        printf("top = %d\n",i);
        printf("栈顶元素  = %d\n",GetTop(S));
        Pop(&S,&X);
        printf("弹出的元素 = %d\n",X);
        printf("--------------------\n");
    }
}

三:完整代码

#include "stdio.h"
typedef int ElemType;
#define MaxSize 10          //定义栈中的最大元素个数
typedef struct SeqStack{
    int top;                //栈顶指针
    ElemType data[MaxSize]; //定义一个静态数组用来存放栈中的元素
}SeqStack;                   //这里的SeqStack等价于  typedef struct SeqStack SeqStack;
//初始化
void InitStack(SeqStack *S){
    S->top=-1;               //初始化栈顶指针
}
//判空
int StackEmpty(SeqStack S){
    if(S.top == -1)         //S.top == -1,说明栈中没有元素
        return 1;
    else
        return 0;
}
//入栈操作
int Push(SeqStack *S,ElemType e){
    if(S->top==MaxSize-1){   //栈满条件S.top==MaxSize-1
        return 0;
    }
    S->top++;                   //top指针加一
    S->data[S->top]=e;        //将新元素入栈
    //上面两行代码等价与 S->data[++S->top]=e
    return 1;
}
//出栈操作
int Pop(SeqStack *S,ElemType *elemType){
    if(S->top == -1){         //S.top == -1,说明栈中没有元素
        return 0;
    }
    *elemType=S->data[S->top];
    S->top--;
    //上面两行代码等价与  *elemType=S->data[S->top--]
    return elemType;
}
//取栈顶元素
int GetTop(SeqStack S){
    if(S.top==-1)             //判断栈是否为空
        return 0;
    return S.data[S.top];
}
//打印栈中的所有元素
int PrintStack(SeqStack S){
    if(S.top==-1){              //判断栈中的元素是否是空的
        return 0;
    }
    ElemType X;                 //用与保存出栈和读栈顶元素返回的变量的值
    int count = S.top;
    for(int i = 0;i <= count;i++)//循环打印
    {
        printf("top = %d\n",i);
        printf("栈顶元素  = %d\n",GetTop(S));
        Pop(&S,&X);
        printf("弹出的元素 = %d\n",X);
        printf("--------------------\n");
    }
}
int main(){
    SeqStack S;
    InitStack(&S);
    Push(&S,1);
    Push(&S,2);
    Push(&S,3);
    Push(&S,4);
    Push(&S,5);
    Push(&S,6);

    PrintStack(S);

    return 0;
}

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