栈

在程序设计中，栈的使用还是非常广泛的，比如有“括号匹配问题“，”html结构匹配问题“。

所以说掌握了”栈“的使用，对我们学习算法还是很有帮助的。

 

一： 概念

         栈，同样是一种特殊的线性表，是一种Last In First Out（LIFO)的形式，现实中有很多这样的例子，

     比如：食堂中的一叠盘子，我们只能从顶端一个一个的取。

 

二：存储结构

        ”栈“不像”队列“，需要两个指针来维护，栈只需要一个指针就够了，这得益于栈是一种一端受限的线性表。

      这里同样用”顺序结构“来存储这个”栈“，top指针指向栈顶，所有的操作只能在top处。

         

代码段：

 1 #region 栈的数据结构
 2     /// <summary>
 3 /// 栈的数据结构
 4 /// </summary>
 5     public class SeqStack<T>
 6     {
 7         public T[] data;
 8 
 9         /// <summary>
10 /// 栈顶指针
11 /// </summary>
12         public int top = -1;
13 
14         public SeqStack(int lenth)
15         {
16             data = new T[lenth];
17         }
18     }
19     #endregion

 

三：常用操作

        栈的操作有：①初始化栈，②入栈，③出栈，④获取栈顶。

 

1: 初始化栈

        这个还是比较简单的，初始化栈时，设置默认top指针为-1，这个就不用图来展示了。

 

代码段：

 1 #region 栈的初始化操作
 2         /// <summary>
 3 /// 栈的初始化操作
 4 /// </summary>
 5 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 6 /// <returns></returns>
 7         public SeqStack<T> SeqStackInit<T>(int length)
 8         {
 9             SeqStack<T> seqStack = new SeqStack<T>(length);
10 
11             seqStack.top = -1;
12 
13             return seqStack;
14         }
15         #endregion

2：入栈

       这个操作主要就是做两件事情：① 将元素从栈顶压入，② top指针自增。

代码段：

 1 #region 入栈
 2         /// <summary>
 3 /// 入栈
 4 /// </summary>
 5 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 6 /// <param name="seqStack"></param>
 7 /// <param name="data"></param>
 8         public void SeqStackPush<T>(SeqStack<T> seqStack, T data)
 9         {
10             if (SeqStackIsFull(seqStack))
11                 throw new Exception("不好意思，栈溢出");
12 
13             seqStack.data[++seqStack.top] = data;
14         }
15         #endregion

 

3：出栈

      同样跟“入栈”类似，需要做两件事情，①干掉top处的元素，②top指针自减。

代码段

 1 #region 出栈
 2         /// <summary>
 3 /// 出栈
 4 /// </summary>
 5 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 6 /// <param name="seqStack"></param>
 7 /// <returns></returns>
 8         public T SeqStackPop<T>(SeqStack<T> seqStack)
 9         {
10             if (SeqStackIsEmpty(seqStack))
11                 throw new Exception("呜呜，栈已空");
12 
13             seqStack.data[seqStack.top] = default(T);
14 
15             return seqStack.data[--seqStack.top];
16         }
17         #endregion

 

4：获取栈顶元素

      这个很简单，跟“出栈”唯一不同的是不破坏栈顶元素，只是翻出来看看而已。

 

代码段

 1 #region 获取栈顶
 2         /// <summary>
 3 /// 获取栈顶
 4 /// </summary>
 5 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 6 /// <param name="seqStack"></param>
 7 /// <returns></returns>
 8         public T SeqStackPeek<T>(SeqStack<T> seqStack)
 9         {
10             if (SeqStackIsEmpty(seqStack))
11                 throw new Exception("栈已空");
12 
13             return seqStack.data[seqStack.top];
14         }
15         #endregion

 

总的运行代码如下

 using System;
 using System.Collections.Generic;
 using System.Linq;
 using System.Text;

 namespace SeqStack
 {
     class Program
     {
         static void Main(string[] args)
         {
             SeqStackClass stackManager = new SeqStackClass();

             SeqStack<Student> seqStack = stackManager.SeqStackInit<Student>(10);

             Console.WriteLine("********************  压入ID=1,ID=2,ID=3的元素  ***********************\n");
             //压入ID=1,ID=2,ID=3的元素
             stackManager.SeqStackPush(seqStack, new Student() { ID = 1, Name = "一线码农", Age = 23 });
             stackManager.SeqStackPush(seqStack, new Student() { ID = 2, Name = "huangxincheng520", Age = 23 });
             stackManager.SeqStackPush(seqStack, new Student() { ID = 3, Name = "51cto", Age = 23 });

             Console.WriteLine(".... 压入成功，当前栈中元素有：" + stackManager.SeqStackLen(seqStack) + "个");

             Console.WriteLine("\n******************  查看栈顶元素  ********************");

             var result = stackManager.SeqStackPeek(seqStack);

             Console.WriteLine("栈顶元素为：ID=" + result.ID + ",Name=" + result.Name + ",Age=" + result.Age);

             Console.WriteLine("\n********************  弹出栈顶元素  ***********************");

             stackManager.SeqStackPop(seqStack);

             Console.WriteLine("\n******************  查看栈中的元素  ********************");

             for (int i = 0; i < stackManager.SeqStackLen(seqStack); i++)
             {
                 Console.WriteLine("栈顶元素为：ID=" + seqStack.data[i].ID + ",Name=" + seqStack.data[i].Name + ",Age=" + seqStack.data[i].Age);
             }

             Console.Read();
         }
     }

     #region 学生数据实体
     /// <summary>
 /// 学生数据实体
 /// </summary>
     public class Student
     {
         public int ID { get; set; }

         public string Name { get; set; }

         public int Age { get; set; }
     }
     #endregion

     #region 栈的数据结构
     /// <summary>
 /// 栈的数据结构
 /// </summary>
     public class SeqStack<T>
     {
         public T[] data;

         /// <summary>
 /// 栈顶指针
 /// </summary>
         public int top = -1;

         public SeqStack(int lenth)
         {
             data = new T[lenth];
         }
     }
     #endregion

     public class SeqStackClass
     {
         #region 栈的初始化操作
         /// <summary>
 /// 栈的初始化操作
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <returns></returns>
         public SeqStack<T> SeqStackInit<T>(int length)
         {
             SeqStack<T> seqStack = new SeqStack<T>(length);

             seqStack.top = -1;

             return seqStack;
         }
         #endregion

         #region 判断栈是否为空
         /// <summary>
 /// 判断栈是否为空
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
 /// <returns></returns>
         public bool SeqStackIsEmpty<T>(SeqStack<T> seqStack)
         {
             return seqStack.top == -1;
         }
         #endregion

         #region 清空栈
         /// <summary>
 /// 清空栈
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
         public void SeqStackClear<T>(SeqStack<T> seqStack)
         {
             seqStack.top = -1;
         }
         #endregion

         #region 栈是否已满
         /// <summary>
 /// 栈是否已满
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
         public bool SeqStackIsFull<T>(SeqStack<T> seqStack)
         {
             return seqStack.top == seqStack.data.Length;
         }
         #endregion

         #region 入栈
         /// <summary>
 /// 入栈
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
 /// <param name="data"></param>
         public void SeqStackPush<T>(SeqStack<T> seqStack, T data)
         {
             if (SeqStackIsFull(seqStack))
                 throw new Exception("不好意思，栈溢出");

             seqStack.data[++seqStack.top] = data;
         }
         #endregion

         #region 出栈
         /// <summary>
 /// 出栈
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
 /// <returns></returns>
         public T SeqStackPop<T>(SeqStack<T> seqStack)
         {
             if (SeqStackIsEmpty(seqStack))
                 throw new Exception("呜呜，栈已空");

             seqStack.data[seqStack.top] = default(T);

             return seqStack.data[--seqStack.top];
         }
         #endregion

         #region 获取栈顶
         /// <summary>
 /// 获取栈顶
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
 /// <returns></returns>
         public T SeqStackPeek<T>(SeqStack<T> seqStack)
         {
             if (SeqStackIsEmpty(seqStack))
                 throw new Exception("栈已空");

             return seqStack.data[seqStack.top];
         }
         #endregion

         #region 获取栈中元素个数
         /// <summary>
 /// 获取栈中元素个数
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
 /// <returns></returns>
         public int SeqStackLen<T>(SeqStack<T> seqStack)
         {
             return seqStack.top + 1;
         }
         #endregion
     }
 }