栈和队列（一）——栈——建立顺序栈算法库

    /*
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    *All right resvered .
    *文件名称: 建立顺序栈算法库.cpp
    *作    者: 郑兆涵
    *栈和队列（一）——栈
    */

问题：
顺序栈算法库采用程序的多文件组织形式，包括两个文件：
①头文件：sqstack.h，包含定义顺序栈数据结构的代码、宏定义、要实现算法的函数的声明
②源文件：sqstack.cpp，包含实现各种算法的函数的定义

编程代码：

//头文件：sqstack.h，包含定义顺序栈数据结构的代码、宏定义、要实现算法的函数的声明
#ifndef SQSTACK_H_INCLUDED
#define SQSTACK_H_INCLUDED
#define MaxSize 100
typedef char ElemType;
typedef struct
{
    ElemType data[MaxSize];
    int top;                //栈指针
} SqStack;                  //顺序栈类型定义
void InitStack(SqStack *&s);    //初始化栈
void DestroyStack(SqStack *&s);  //销毁栈
bool StackEmpty(SqStack *s);     //栈是否为空
int StackLength(SqStack *s);  //返回栈中元素个数——栈长度
bool Push(SqStack *&s,ElemType e); //入栈
bool Pop(SqStack *&s,ElemType &e); //出栈
bool GetTop(SqStack *s,ElemType &e); //取栈顶数据元素
void DispStack(SqStack *s);  //输出栈
#endif // SQSTACK_H_INCLUDED


//源文件：sqstack.cpp，包含实现各种算法的函数的定义
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "sqstack.h"
void InitStack(SqStack *&s)
{
    s=(SqStack *)malloc(sizeof(SqStack));
    s->top=-1;
}
void DestroyStack(SqStack *&s)
{
    free(s);
}
int StackLength(SqStack *s)  //返回栈中元素个数——栈长度
{
    return(s->top+1);
}
bool StackEmpty(SqStack *s)
{
    return(s->top==-1);
}
bool Push(SqStack *&s,ElemType e)
{
    if (s->top==MaxSize-1)    //栈满的情况，即栈上溢出
        return false;
    s->top++;
    s->data[s->top]=e;
    return true;
}
bool Pop(SqStack *&s,ElemType &e)
{
    if (s->top==-1)     //栈为空的情况，即栈下溢出
        return false;
    e=s->data[s->top];
    s->top--;
    return true;
}
bool GetTop(SqStack *s,ElemType &e)
{
    if (s->top==-1)         //栈为空的情况，即栈下溢出
        return false;
    e=s->data[s->top];
    return true;
}

void DispStack(SqStack *s)  //输出栈
{
    int i;
    for (i=s->top;i>=0;i--)
        printf("%c ",s->data[i]);
    printf("\n");
}


#include <stdio.h>
#include "sqstack.h"
int main()
{
    ElemType e;
    SqStack *s;
    printf("(1)初始化栈s\n");
    InitStack(s);
    printf("(2)栈为%s\n",(StackEmpty(s)?"空":"非空"));
    printf("(3)依次进栈元素a,b,c,d,e\n");
    Push(s,'a');
    Push(s,'b');
    Push(s,'c');
    Push(s,'d');
    Push(s,'e');
    printf("(4)栈为%s\n",(StackEmpty(s)?"空":"非空"));
    printf("(5)栈长度:%d\n",StackLength(s));
    printf("(6)从栈顶到栈底元素:");DispStack(s);
    printf("(7)出栈序列:");
    while (!StackEmpty(s))
    {
        Pop(s,e);
        printf("%c ",e);
    }
    printf("\n");
    printf("(8)栈为%s\n",(StackEmpty(s)?"空":"非空"));
    printf("(9)释放栈\n");
    DestroyStack(s);
    return 0;
}

输出结果：

学习心得：

一、栈是最常用的和最重要的数据结构之一，用途广泛。在学习了二叉树之后，我发现，还会回来再看看栈的问题，因为将递归算法转换成非递归算法的时候，还需要使用到栈。以下是栈的一些相关概念：

①栈顶：线性表中允许进行插入、删除操作的一端。也就是说初始化栈的时候，就会设立一个指针专门指向栈顶P，而栈在进行插入和删除的时候，栈顶就是进行所谓操作的那个位置。

②栈底：线性表的另一端为栈底。

③空栈：线性表中没有元素的时候，或者说刚刚初始化的一个栈，都是空栈。

④压栈（进栈）：插入操作。对当前栈顶位置进行进栈操作。

⑤退栈（出栈）：删除操作。也是删除当前栈顶位置元素的操作。

二、栈的顺序存储结构及其基本运算的实现（代码分析）

typedef struct

{

        Elemtype data[Maxsize];

        int top;        //定义一个栈顶指针

}SqStack;           //定义一个顺序栈类型

①通过对栈的大小MaxSize进行设置，每个元素都具有同意数据类型即ElemType，其中定义一个top为栈的栈顶指针，最后再定义一个顺序栈类型SqStack。

②再定义一个指针s专门取指向顺序栈，栈空条件为s->top==-1；栈满条件为s->top==MaxSize-1；元素e的进栈操作和出栈操作都是分别对栈顶元素top进行+1和-1的操作。

（1）void InitStack(SqStack *&s);    //初始化栈

建立一个新的空栈s，实际上是将栈顶指针指向-1即可：

首先对顺序栈SqStack分配空间malloc(sizeof(SqStack))，再将它的地址赋值给s，即可得到s指向顺序栈，并且top指向-1的位置

（2）void DestroyStack(SqStack *&s);  //销毁栈

释放栈s所占用的存储空间：

整个栈的存储，是占用了包含由top=-1这一个空间和其他栈内空间所构成的整段空间，只需要将s指向的这个顺序栈作为一个结构体整体释放即可。

（3）bool StackEmpty(SqStack *s);     //栈是否为空

栈s为空的条件是s->top==-1：

只需要定义一个布尔型变量，来判断栈顶元素top是否为-1即可，若top==-1则return(true)，也就可以判断出这个栈为空；若top！=-1则return(false)，也就可以判断出这个栈不为空。

（4）int StackLength(SqStack *s);  //返回栈中元素个数——栈长度

直接进行top+1即可，只需要判断是否满栈就行。

（5）bool Push(SqStack *&s,ElemType e); //入栈

在栈不满的条件下，先将栈顶指针增1，然后由栈顶指针指向位置插入元素e：

在代码中，首先是if语句进行判断是否满栈，若满栈则return(false)，则说明在定义的布尔型变量中，进栈操作无法进行，此时为栈上溢出，这是因为顺序栈的空间是有限的。如果栈不为满，则自然会进行下一步，s->top++，并且把当前位置s->top所对应的坐标中的数s->data赋值给e，此时进栈成功。

（6）bool Pop(SqStack *&s,ElemType &e); //出栈

在栈不空的条件下，先将栈顶指针元素赋值给e，然后将栈顶元素指针减1：

在代码中，首先是if语句进行判断是否为空栈，若空栈则return(false)，则说明在定义的布尔型变量中，出栈操作无法进行，此时为栈下溢出。如果栈不为空，则自然会进行下一步，并且把e赋值给当前位置s->top所对应的坐标中的数s->data中，s->top--，此时出栈成功。

（7）bool GetTop(SqStack *s,ElemType &e); //取栈顶数据元素

在栈不为空的条件下，将栈顶元素赋值给e。

在代码中，首先是if语句进行判断是否为空栈，若空栈则return(false)，则说明在定义的布尔型变量中，出栈操作无法进行，此时为栈下溢出。如果栈不为空，则不是栈下溢出，就直接把e赋值给当前位置s->top所对应的坐标中的数s->data中，即可。