C语言试题——利用顺序表实现“先进后出”的堆栈

本文介绍如何使用顺序表实现堆栈数据结构,并提供完整的C语言代码示例。通过定义结构体来创建堆栈,实现了堆栈的基本操作,如初始化、压栈、弹栈等。

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题目如下所示

利用顺序表实现“先进后出”的堆栈

**提示:**定义结构体struct来定义堆栈;采用动态数组实现顺序表;定义函数实现堆栈中元素的压入和弹出,保证“先进后出”的实现

// 结构体 Stack

struct Stack{

​ int * List; // 用来存储元素的顺序表

​ int curNumber; // 用来存储当前元素的总个数

};

void iniStack(Stack * A); // 初始化堆栈

void clearStack(Stack * A); //清空堆栈

void push(Stack * A, ELEMENT obj); //将元素obj压入堆栈的栈顶

void pop(Stack * A); //将当前栈顶的元素弹出栈。要求:栈不为空

ELEMENT get_top(Stack * A); //返回当前栈顶的元素值。要求:栈不为空

int is_empty(Stack * A); //判断当前堆栈是否为空,空返回1,非空返回0

void display(Stack * A); //自顶向下显示堆栈中的元素

代码如下所示

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define N 10

typedef int ELEMENT;

typedef struct Stack{
	int * List;  // 用来存储元素的顺序表
	int curNumber;   // 用来存储当前元素的总个数
}Stack;

void iniStack(Stack * A);   // 初始化堆栈
int is_empty(Stack * A);      //判断当前堆栈是否为空,空返回1,非空返回0
void clearStack(Stack * A);  //清空堆栈
void push(Stack * A, ELEMENT obj);	//将元素obj压入堆栈的栈顶
void pop(Stack * A);	//将当前栈顶的元素弹出栈。要求:栈不为空
ELEMENT get_top(Stack * A);     //返回当前栈顶的元素值。要求:栈不为空
void display(Stack * A);     //自顶向下显示堆栈中的元素

int main(){
	Stack * A = (Stack*)malloc(N*sizeof(Stack));
	iniStack(A);
	int i,temp,n;

	printf("———————元素进栈———————\n"); 
	printf("输入要进栈的元素数量(栈空间为10):");
	scanf("%d", &n);
	while(n>N){
		printf("已经超出栈空间容量,请重新输入:");
		scanf("%d", &n);
	} 
	printf("开始进栈:"); 
	for(i=0; i<n; i++){
		scanf("%d", &temp);
		push(A, temp);
	}
	printf("进栈结束");
	printf("\n—————当前栈内元素———————\n");
	display(A);//自顶向下显示堆栈中的元素
	printf("\n——————————————————\n"); 
	
	printf("输出当前栈顶的元素值并将其弹出栈,直到剩下两个元素\n");
	while(!is_empty(A)){
		if(A->curNumber < 2)break;
		printf("%d ", get_top(A));
		pop(A);
	}
	printf("\n—————当前栈内元素———————\n");
	display(A);//自顶向下显示堆栈中的元素
	
	clearStack(A);
	free(A);
	return 0;
}

void iniStack(Stack *A){// 初始化堆栈
	A->curNumber = -1;
	A->List = (int*)malloc(N*sizeof(int));
}

void clearStack(Stack *A){//清空堆栈
	free(A->List);
}

void push(Stack * A, ELEMENT obj){//将元素obj压入堆栈的栈顶
	A->curNumber++;
	*((A->List)+A->curNumber)=obj;	
}

void pop(Stack * A){//将当前栈顶的元素弹出栈。要求:栈不为空
	if(!is_empty(A)) A->curNumber--;
}

ELEMENT get_top(Stack * A){//返回当前栈顶的元素值。要求:栈不为空
	if(!is_empty(A)) return *(A->List+A->curNumber);
}

int is_empty(Stack * A){//判断当前堆栈是否为空,空返回1,非空返回0
	if(A->curNumber>-1) return 0;
	else return 1;
}

void display(Stack * A){//自顶向下显示堆栈中的元素
	int i;
	if(A->curNumber>-1){
		for(i=A->curNumber;i>=0;i--){
			printf("%d ",*(A->List+i));
		}		
	}
}
### C语言堆栈的概念 在C语言编程环境中,堆栈作为一种重要的数据结构,在函数调用、局部变量存储等方面扮演着不可或缺的角色。它遵循后进先出(LIFO, Last In First Out)的原则[^2]。 #### 堆栈的工作机制 当程序执行过程中遇到函数调用时,会创建一个新的帧(Frame),该帧包含了返回地址以及被调用函数所需的参数和局部变量等信息,并将其压入当前线程的运行时顶部;而在函数结束之后,则通过弹出此帧的方式恢复先前的状态并继续向下一层级执行流程前进。这一过程涉及到一系列复杂的操作,包括但不限于保存现场环境、调整基址指针(Base Pointer)指向新建立起来的空间位置等等[^1]。 对于表达式的求值而言,同样依赖于类似的逻辑——即每当遇见左括号或者运算符优先级较低的情况之下便开启新的子计算单元(相当于临时性的“迷你版”的函数体),直至整个解析完毕为止。这期间所涉及的所有中间结果都会暂存在这里等待后续处理或传递给其他部分作为输入项参与更广泛的算术/布尔表达式构建活动之中。 #### 动态分配与释放 除了静态地预先设定好大小之外,还可以借助`alloca()`这样的内置库函数来进行更为灵活多变的选择—不过需要注意的是后者并不适用于所有平台之上,因为其内部实现细节高度依赖具体硬件特性及操作系统层面的支持情况;相比之下采用C99标准里新增加进来支持的VLA(variable-length arrays)则显得更加通用可靠些[^3]。 ```c // 示例:使用 VLA 替代 alloca() void example_function(int n){ int array[n]; // 变长数组 (Variable Length Array) } ``` #### 接口设计实例 为了便于管理和维护,通常还会封装一组API接口供外部调用来完成诸如查询状态(`is_empty`)、添加元素(`push`)、移除顶端节点(`pop`)等功能需求: ```c #include "stack.h" typedef struct STACK_NODE { STACK_TYPE data; struct STACK_NODE *next; } StackNode; int main(){ push(10); printf("%d\n",get_top()); pop(); if(is_empty()){ puts("The stack is empty."); } return 0; } ``` 上述代码片段展示了如何基于链表形式去构造一个简单的顺序容器类对象模型,其中每个结点都含有两个成员字段分别表示实际承载的内容以及链接下一个相邻实体的位置指示器(next pointer)[^4]。
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