【C语言_数据结构】栈

C语言实现数据结构之栈的应用
最新推荐文章于 2023-12-16 16:26:15 发布
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#c语言 #数据结构 #c++

这篇博客详细介绍了栈的概念及其在数据处理中的应用，包括逆波兰表示法、中缀表达式转后缀表达式、括号匹配、十进制转二进制以及回文判定，每个应用都附带了具体的C语言代码实现。

目录

概念

栈 里面的内容可以是任意数据类型

遵循先入后出、FILO (firts input last ouput)

只能访问最顶层的数据，进行“入栈”和“出栈”

栈操作： 入栈 出栈 判断栈是否为空
需要一个指针，一直指向栈顶

image-20220829094129758

代码实现：

#include <stdio.h>
char stack[512];    //定义一个栈
int top = 0;        //栈顶的位置

void push(char c);
char pop(void);
int is_empty(void);

int main(void)
{
    char ss;
    push('a');
    push('b');
    push('c');
    while(!is_empty())
    {
        putchar(pop());		//输出c\n b\n a\n
        printf("\n");
    }
    return  0;
}

//入栈
void push(char c)
{
    stack[top++] = c;
}
//出栈
char pop (void)
{
    return stack[--top];
}
//判断是否为空 空为1 非空0
int is_empty(void)
{
    return top == 0;
}

栈的应用

1.逆波兰表示法：

12+ 34- *

中缀表示：（1+2）*（3-4） 处理步骤：

1入栈；

2入栈；

+连续两次出栈 相加结果入栈；

3入栈；

4入栈；

-连续两次出栈 相减结果入栈；

*连续两次出栈 相乘结果入栈 就是最终结果了（完美）

5*（（（9+8）*（4*6））+7）人脑可以处理这样的括号，从而判断数据，但电脑就难了

所以用逆波兰表示法，

5（（（9+8）*（4*6））+7）*

5（（9+8）*（4*6））7+*

5（9+8）（4*6）*7+*

598+46**7+*

处理步骤：

5入栈；9入栈；8入栈；+连续两次出栈8 9 相加结果17入栈；

4入栈；6入栈；*连续两次出栈4 6 相乘24结果入栈；

*连续两次出栈17 24 相乘结果408入栈；

7入栈；+连续两次出栈408 7 相加结果415入栈；

*连续两次出栈5 415 相乘结果2075入栈 就是最终结果了；

代码实现：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int stack[512];    //定义一个栈
int top = 0;        //栈顶的位置

void push(int c);
int pop(void);
int is_empty(void);

int main(void)
{   
    char a[100];
    int n,i,n1,n2;
    printf("please enter a reverse olish expression:\n");
    gets(a);
    n = strlen(a);

    for(i = 0;i < n; i++)
    { 
        //0-9的数字入栈
        if((a[i] >= '0') && (a[i]<= '9'))
        {
            push(a[i] - '0');
        }//符号的话 开始计算
        else
        {
            n2 = pop();
            n1 = pop();
            switch (a[i])
            {
            case '+':   push(n1+n2);
                break;
            case '-':   push(n1-n2);
                break;
            case '*':   push(n1*n2);
                break;
            }
        }
    }
    printf("result = %d",pop());
    
    return  0;
}

//入栈
void push(int c)
{
    stack[top++] = c;
}
//出栈
int pop (void)
{
    return stack[--top];
}
//判断是否为空 空为1 非空0
int is_empty(void)
{
    return top == 0;
}

2.中缀表示法 转 后缀表示法

  1. 仍然从左到右处理数据
  2. 当遇到左括号时，忽略它
  3. 当遇到数值时，直接输出
  4. 当遇到操作符时，将操作符入栈
  5. 当遇到右括号时，出栈栈顶的操作符

中缀表示：（（1+2）*（3-4）） 需要补充一对括号

后缀表示： 12+ 34- *

（左括号忽略；（左括号忽略；

1直接输出 1；

+入栈； 1；

2直接输出 12；

）右括号，栈顶出栈 12+；*入栈；

（左括号忽略；3输出 12+3；-入栈;4出栈 12+34；）右括号栈顶出栈 12+34-；右括号栈顶出栈 12+34-*；

代码实现：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int stack[512];    //定义一个栈
int top = 0;        //栈顶的位置

void push(int c);
int pop(void);
int is_empty(void);

int main(void)
{   
    char a[100];
    int n,i,n1,n2;
    printf("please enter a reverse olish expression:\n");
    gets(a);
    n = strlen(a);

    for(i = 0;i < n; i++)
    { 
        //0-9的数字入栈
        if((a[i] >= '0') && (a[i]<= '9'))
        {
            push(a[i] - '0');
        }//符号的话 开始计算
        else
        {
            n2 = pop();
            n1 = pop();
            switch (a[i])
            {
            case '+':   push(n1+n2);
                break;
            case '-':   push(n1-n2);
                break;
            case '*':   push(n1*n2);
                break;
            }
        }
    }
    printf("result = %d",pop());
    
    return  0;
}

//入栈
void push(int c)
{
    stack[top++] = c;
}
//出栈
int pop (void)
{
    return stack[--top];
}
//判断是否为空 空为1 非空0
int is_empty(void)
{
    return top == 0;
}

3.括号匹配

((1+2)*(3-4)) 左右括号的匹配

1 5
7 11
0 12

代码实现

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int stack[512];    //定义一个栈
int top = 0;        //栈顶的位置

void push(int c);
int pop(void);
int is_empty(void);

int main(void)
{
    char str[100];
    int i,len;
    printf("please enter a calculate expression:");
    gets(str);
    len = strlen(str);

    for (i = 0; i < len; i++)
    {
        if (str[i] == '(')
        {
            push(i); 
        }
        else if(str[i] == ')')
        {
            printf("%d %d\n",pop(),i);
        }   
    }
    

    return  0;
}

//入栈
void push(int c)
{
    stack[top++] = c;
}
//出栈
int pop (void)
{
    return stack[--top];
}
//判断是否为空 空为1 非空0
int is_empty(void)
{
    return top == 0;
}

4.十进制转换二进制

13 ——》1101 转换步骤

  1. 判断n是不是为0（n!=0），n%2，更新n的值（n=n/2）
  2. 重复第一步操作，知道运行到n=0时为止
  3. 只有栈不为空，就弹出栈顶内容

13不为0，13%2=1，13/2=6;

6不为0，6%2=0，6/2=3;

3不为0，3%2=1，3/2=1;

1不为0，1%2=1，1/2=0;

0终止；倒取余数1101，正好符合压栈的顺序

代码实现

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int stack[512];    //定义一个栈
int top = 0;        //栈顶的位置

void push(int c);
int pop(void);
int is_empty(void);

int main(void)
{
    int num;
    int i;
    printf("please enter an integer in decimal:");
    scanf("%d",&num);

    while(num)
    {	//1.判断n是不是为0（n!=0），n%2，更新n的值（n=n/2）
        push(num%2);
        num /= 2;
    }	//2.重复第一步操作，知道运行到n=0时为止
    while (!is_empty())
    {	//3.只有栈不为空，就弹出栈顶内容
        printf("%d",pop());
    }
    printf("\n");
    

    return  0;
}

//入栈
void push(int c)
{
    stack[top++] = c;
}
//出栈
int pop (void)
{
    return stack[--top];
}
//判断是否为空 空为1 非空0
int is_empty(void)
{
    return top == 0;
}

5. 回文判定

abba ab ba

abcdcda aba d cba

算法流程

  1. 求出字符串的长度，将前一半的字符依次入栈

  2. 如果栈不为空，就出栈栈顶元素，将其与后半部分的字符串进行比较

  3. 如果字符串的长度是奇数，要跳过中心点的元素，比较中心点后面的元素

    如果比较的元素是相等的，就一直比较，直到栈为空

    如果比较不等，立刻停止比较，返回"非回文"

代码实现

#include <stdio.h>
#include <string.h>
char stack[512];    //定义一个栈
int top = 0;        //栈顶的位置

int is_palindrom(char* pt);
void push(char c);
char pop(void);
int is_empty(void);

int main(void)
{
    char str[100];
    printf("please enter a string:");
    gets(str);

    if (is_palindrom(str))
    {
        printf("str is apalindrom.\n");
    }
    else
    {
        printf("str is not apalindrom.\n");
    }
    

    return  0;
}

//入栈
void push(char c)
{
    stack[top++] = c;
}
//出栈
char pop (void)
{
    return stack[--top];
}
//判断是否为空 空为1 非空0
int is_empty(void)
{
    return top == 0;
}

int is_palindrom(char* pt)
{
    int i,len;
    //1.将求出字符串的长度,将前一半的字符依次入栈
    len = strlen(pt);
    for (i = 0; i < (len/2); i++)
    {
        push(pt[i]);        
    }
    //2.如果栈不为空，就出栈栈顶元素，将其与后半部分的字符串进行比较
        //3.如果字符串的长度是奇数，要跳过中心点的元素，比较中心点后面的元素
    if (len % 2 == 1)
    {   //此时i是字符串前一半最后一个元素的序号
        i++;
    }
    while (!is_empty())
    {   //如果比较的元素是相等的，就一直比较，直到栈为空
        if(pop() == pt[i])
        {
            i++;
        }
        else
        {   //如果比较不等，立刻停止比较，返回"非回文"
            return 0;
        }
        return 1;
    }   
}
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