【数据结构与算法篇】顺序栈的C++实现

数据结构 – 栈的简介

• 栈是插入和删除遵循先进后出原则的一种容器。 也是一种线性表
• 对象存放在栈， 可以在任意时间插入栈; 但是在任何时间只有栈顶元素才可以被删除
• 栈的插入和删除都在同一端进行
• 栈分为顺序栈和链栈两种
  • 顺序栈 : 以顺序表的形式实现
  • 链栈 : 以节点组合的链表形式实现
• 对于数据结构 - 栈， 一般需要以下几种要素:
  • 指针域 : 顺序栈指针指向顺序表， 链栈指针指向头节点
  • 栈的容量 : 记录栈的容量
  • 栈顶指针 : 用于入栈 ， 出栈 ， 获取栈顶元素等， 甚至记录栈中元素总个数

顺序栈 - 结构体的定义

typedef int STDataType;   // typedef 起别名， 为了栈的通用性
typedef struct Stack
{
	STDataType* arr;   // 数组指针， 未来指向由new分配的数组
	int capacity;      // 模拟栈的容量
	int top;           // 模拟栈顶指针
}ST;

顺序栈的初始化

// 顺序栈的初始化
void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);  // 判断 ps指针是否为空
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;          // top = 0 , 代表栈顶指针指向栈顶元素的下一个位置。
}

顺序栈的销毁

// 顺序栈的销毁
void STDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->arr);   // 判断 数组指针是否为空 （判断是否为空栈）
	delete[] ps->arr;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

入栈

// 入栈
void STPush(ST* ps, STDataType val)
{
	assert(ps);
	if (!ps->arr)   // 判断是否为空栈
	{
		ps->arr = new STDataType[4];
		ps->capacity = 4;
		ps->arr[ps->top++] = val;
		return;
	}
	if (ps->top == ps->capacity)  // 判断顺序栈是否已满
	{
		STDataType* newArr = new STDataType[ps->capacity * 2];
		for (int i = 0; i <= ps->top; i++)
		{
			newArr[i] = ps->arr[i];
		}
		delete[] ps->arr;
		ps->arr = newArr;
		ps->capacity *= 2;
		ps->arr[ps->top++] = val;
		return;
	}
	if (!ps->arr)
	{
		perror("new failed");
		exit(-1);
	}
	ps->arr[ps->top++] = val;
}

出栈

// 出栈 
void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top);
	--ps->top;
}

获取栈顶元素

// 获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top);
	return ps->arr[ps->top - 1];
}

判断顺序栈是否为空

// 判断栈是否为空
bool STEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;      // 
}

返回顺序栈中元素的个数

// 返回栈中元素的个数
int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}