堆栈的构建

一：堆栈简介

堆栈（Stack）是一种相同数据类型的集合，具有"后进先出"的性质，所有的操作均在顶端进行。堆栈结构在计算机中的应用相当广泛，常用于计算机程序的运行，例如：递归调用，子程序的调用等。

二：堆栈特性

• 所有操作均在顶端进行
• 具有后进先出的特点

三：构建堆栈

3.1 构建方式

堆栈的构建方式有两种：用数组构建堆栈、用链表构建堆栈。

3.2 所需包含的方法

我们要构建一个堆栈，那么应该包括哪些方法呢？一个简单的堆栈结构应该包括：检测堆栈是否为空、数据压入、数据弹出等方法。

• is Empty()
• push(data)
• pop()

3.3 用数组构建堆栈

用数组构建堆栈的优点是算法设计比较简单，但是内存大小是一定的。数组大小要提前声明，如果太小，则不够用；太大的话则会浪费空间。

---

判断堆栈是否为空

def isEmpty():
    global top
    if top == -1:
        return True
    else:
        return False

---

压入数据

def push(data):
    global MAXSTACK
    global stack
    global top
    if top >= MAXSTACK -1:
        print('堆栈已满，无法再加入!')
    else:
        top += 1
        stack[top] = data

---

弹出数据

def pop():
    global top
    global stack
    if isEmpty():
        print('堆栈是空的!')
    else:
        print('弹出的元素为：' + str(stack[top]))
        top -= 1

---

详细代码示例：

'''
    function : 用列表实现堆栈，堆栈最多可容纳100个元素，必须包括压入（push）与弹出（pop）函数
    author : lemon
'''

MAXSTACK = 100                  # 定义堆栈的最大容量
global stack                    # 声明全局变量stack
stack = [None] * MAXSTACK       # 堆栈的数组声明
top = -1                        #堆栈的顶部

# 判断堆栈是否为空
def isEmpty():
    global top
    if top == -1:
        return True
    else:
        return False

# 压入数据到堆栈中
def push(data):
    global MAXSTACK
    global stack
    global top
    if top >= MAXSTACK -1:
        print('堆栈已满，无法再加入!')
    else:
        top += 1
        stack[top] = data

# 从堆栈中弹出数据
def pop():
    global top
    global stack
    if isEmpty():
        print('堆栈是空的!')
    else:
        print('弹出的元素为：' + str(stack[top]))
        top -= 1


def main():
    print('压入元素 => 0 , 弹出元素 => 1 , 退出 => -1')
    select = 2

    # 选择性操作
    while select != -1:
        select = int(input('请选择：'))
        if select == 0:
            data = input('请输入数据：')
            push(data)
        elif select == 1:
            pop()

    print('============================')
    print('堆栈中还有'+str(top+1)+'个数据')
    # 清空堆栈（遍历堆栈中的数据）
    while not isEmpty():
        pop()

    print('堆栈已清空!')
    print('============================')

if __name__ == '__main__':
    main()

3.4 用链表构建堆栈

用链表构建堆栈的优点是可以随时改变堆栈的大小，灵活性高，但是算法设计相对来说会麻烦一点。

---

节点类

class Node:
    def __init__(self,data):
        self.data = data
        self.next = None

---

判断堆栈是否为空

def isEmpty():
    if top == None:
        return True
    else:
        return False

---

压入数据

def push(data):
    global top
    new_node = Node(data)
    new_node.next = top
    top = new_node

---

弹出数据

def pop():
    if isEmpty():
        print('堆栈已空!')
    else:
        global top
        temp = top.data
        top = top.next
        if temp != None:
            return temp
        else:
            pass

---

详细代码示例

'''
    function : 用链表实现堆栈操作，必须包括压入（push）和弹出（pop）函数
    author : lemon
'''

class Node:
    def __init__(self,data):
        self.data = data
        self.next = None

top = None

# 判断堆栈是否为空
def isEmpty():
    if top == None:
        return True
    else:
        return False

# 压入数据到堆栈
def push(data):
    global top
    new_node = Node(data)
    new_node.next = top
    top = new_node

# 弹出堆栈中的数据
def pop():
    if isEmpty():
        print('堆栈已空!')
    else:
        global top
        temp = top.data
        top = top.next
        if temp != None:
            return temp
        else:
            pass

def main():

    print('压入元素 => 0 , 弹出元素 => 1 , 退出 => -1')
    select = 2

    while select != -1:
        select = int(input('请选择：'))

        if select == 0:
            data = input('请输入数据：')
            push(data)
        elif select == 1:
            print('弹出的数据为：'+str(pop()))

    print('============================')

    while not isEmpty():
        print('弹出的数据为：' + str(pop()))

    print('堆栈已清空!')
    print('============================')

if __name__ == '__main__':
    main()