C语言中栈的表示和实现
在 C 编程语言中，可以使用数组或链表实现堆栈。这两种实现都有其优点和注意事项，因此让我们探讨这两种方法。
1. 使用数组的堆栈实现：
在此实现中，我们使用数组来表示堆栈。数组将具有固定大小，变量将跟踪堆栈的顶部元素。
''''c
#include
#define MAX_SIZE 100
int stack[MAX_SIZE];
int top = -1;
// Function to check if the stack is empty
int isEmpty() {
return (top == -1);
}
// Function to check if the stack is full
int isFull() {
return (top == MAX_SIZE - 1);
}
// Function to push an element onto the stack
void push(int item) {
if (isFull()) {
printf("Stack Overflow\n");
return;
}
stack[++top] = item;
}
// Function to pop an element from the stack
int pop() {
if (isEmpty()) {
printf("Stack Underflow\n");
return -1; // Return an invalid value or handle error appropriately
}
return stack[top--];
}
// Function to get the top element of the stack
int peek() {
if (isEmpty()) {
printf("Stack is empty\n");
return -1; // Return an invalid value or handle error appropriately
}
return stack[top];
}
// Function to display the elements of the stack
void display() {
if (isEmpty()) {
printf("Stack is empty\n");
return;
}
printf("Stack elements: ");
for (int i = top; i >= 0; i--) {
printf("%d ", stack[i]);
}
printf("\n");
}
// Example usage
int main() {
push(10);
push(20);
push(30);
display(); // Output: Stack elements: 30 20 10
printf("%d\n", pop()); // Output: 30
printf("%d\n", peek()); // Output: 20
display(); // Output: Stack elements: 20 10
return 0;
}
```
'''
2. 使用链表的堆栈实现：
在此实现中，链表用于表示堆栈。链表的每个节点都包含数据和指向下一个节点的指针。
''''c
#include
#include
struct Node {
int data;
struct Node* next;
};
struct Node* top = NULL;
// Function to check if the stack is empty
int isEmpty() {
return (top == NULL);
}
// Function to push an element onto the stack
void push(int item) {
struct Node* newNode = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
if (newNode == NULL) {
printf("Memory allocation failed\n");
return;
}
newNode->data = item;
newNode->next = top;
top = newNode;
}
// Function to pop an element from the stack
int pop() {
if (isEmpty()) {
printf("Stack Underflow\n");
return -1; // Return an invalid value or handle error appropriately
}
struct Node* temp = top;
int item = temp->data;
top = top->next;
free(temp);
return item;
}
// Function to get the top element of the stack
int peek() {
if (isEmpty()) {
printf("Stack is empty\n");
return -1; // Return an invalid value or handle error appropriately
}
return top->data;
}
// Function to display the elements of the stack
void display() {
if (isEmpty()) {
printf("Stack is empty\n");
return;
}
printf("Stack elements: ");
struct Node* current = top;
while (current != NULL) {
printf("%d ", current->data);
current = current->next;
}
printf("\n");
}
// Example usage
int main() {
push(10);
push(20);
push(30);
display(); // Output: Stack elements: 30 20 10
printf("%d\n", pop()); // Output: 30
printf("%d\n", peek()); // Output: 20
display(); // Output: Stack elements: 20 10
return 0;
}
```
'''
这两种实现都提供了堆栈的基本操作：“push”用于添加元素，“pop”用于删除顶部元素，“peek”用于检索顶部元素而不删除它，“display”用于打印堆栈的元素。
在基于数组的实现中，我们使用固定大小的数组，并使用“top”变量跟踪顶部元素。函数“isEmpty”和“isFull”分别检查堆栈是空的还是满的，以处理潜在的错误。“push”函数通过递增“top”并将值分配给数组中的相应索引来向堆栈添加元素。'pop' 函数通过递减 'top' 并从数组中返回值来删除 top 元素。“peek”函数在不修改堆栈的情况下返回顶部元素的值。“display”函数以相反的顺序遍历元素并打印它们。
在链表实现中，我们为链表的节点定义了一个结构，其中包含数据和指向下一个节点的指针。“top”指针指向堆栈中的第一个节点。“isEmpty”函数检查“top”指针是否为“NULL”，以确定堆栈是否为空。“push”函数创建一个新节点，分配数据并更新“next”指针以指向上一个顶部节点。“pop”函数删除顶部节点，更新“top”指针，并返回数据。“peek”函数返回顶部节点的数据，而不修改堆栈。“display”函数遍历链表并打印每个节点的数据。
请记住根据特定要求适当地处理错误情况，例如堆栈溢出或下溢。