线性表(List)---栈的顺序存储

本文介绍栈的定义及特点,并详细阐述了栈的顺序存储结构设计与实现过程,包括创建、销毁栈等基本操作,以及如何通过线性表顺序存储模型来实现栈的各种功能。

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栈的顺序存储结构的设计与实现


栈的介绍

栈的定义: 栈是一种特殊的线性表,栈只能在栈顶一段进行操作(先进后出)。
栈顶(Top): 允许操作的一端。
栈底(Bottom): 不允许操作的一端。

栈的定义

栈的常用操作
(1)创建栈
(2)销毁栈
(3)清空栈
(4)入栈
(5)出栈
(6)获取栈顶元素
(7)获取栈的大小


栈顺序存储结构的设计

栈的顺序存储模型

栈的顺序存储模型
我们可以重复利用之前写过的线性表顺序存储中的代码,在此基础上实现栈的顺序存储。


栈顺序存储结构的实现

SeqStack.h

#ifndef _SEQSTACK_H_
#define _SEQSTACK_H_

typedef void SeqStack;
typedef void SeqStackNode;

//创建栈
SeqStack *SeqStack_Create(int capacity);

//销毁栈
void SeqStack_Destroy(SeqStack *stack);

//清空栈
void SeqStack_Clear(SeqStack *stack);

//向栈中压入元素
int SeqStack_Push(SeqStack *stack, SeqStackNode *item);

//从栈中弹出元素
SeqStackNode *SeqStack_Pop(SeqStack *stack);

//获取栈顶元素
SeqStackNode *SeqStack_Top(SeqStack *stack);

//获取栈的大小
int SeqStack_Size(SeqStack *stack);

//获取栈的容量
int SeqStack_Capacity(SeqStack *stack);

#endif // !_SEQSTACK_H_

SeqStack.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "SeqStack.h"
#include "seqlist.h"

//创建栈相当于创建一个线性表
SeqStack *SeqStack_Create(int capacity)
{
    return SeqList_Create(capacity);
}

//销毁栈相当于销毁线性表
void SeqStack_Destroy(SeqStack *stack)
{
    SeqList_Destroy(stack);
    return;
}

//清空栈相当于清空线性表
void SeqStack_Clear(SeqStack *stack)
{
    SeqList_Clear(stack);
    return;
}

//向栈中压入元素相当于往线性表尾部插入元素
int SeqStack_Push(SeqStack *stack, SeqStackNode *item)
{
    return SeqList_Insert(stack, item, SeqList_Length(stack));  
}

//从栈中弹出元素相当于从线性表尾部删除元素
SeqStackNode *SeqStack_Pop(SeqStack *stack)
{
    return SeqList_Delete(stack, SeqList_Length(stack) - 1);
}

//获取栈顶元素x相当于获取线性表尾部的元素
SeqStackNode *SeqStack_Top(SeqStack *stack)
{
    return SeqList_Get(stack, SeqList_Length(stack) - 1);
}

//获取栈的大小相当于获取线性表的实际长度
int SeqStack_Size(SeqStack *stack)
{
    return SeqList_Length(stack);
}

//获取栈的容量相当于获取线性表的容量
int SeqStack_Capacity(SeqStack *stack)
{
    return SeqList_Capacity(stack);
}

SeqStack集成测试框架.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "SeqStack.h"

void  main()
{
    int i = 0, ret = 0, a[10];
    int *tmp = NULL;
    SeqStack *stack = SeqStack_Create(10);
    if (stack == NULL)
    { 
        printf("func SeqStack_Create() (stack == NULL) err\n");
        return;
    }

    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        a[i] = i + 1;
        ret = SeqStack_Push(stack, (SeqStackNode *)&a[i]);
        if (ret != 0)
        {
            printf("func SeqStack_Push() err:%d\n",ret);
            return;
        }
    }

    printf("Capacity:%d\n", SeqStack_Capacity(stack));
    printf("Length:%d\n", SeqStack_Size(stack));
    printf("Top:%d\n", *((int *)SeqStack_Top(stack)));

    while (SeqStack_Size(stack)>0)
    {
        tmp = (int *)SeqStack_Pop(stack);
        if (tmp == NULL)
        {
            printf("func SeqStack_Pop() (tmp == NULL) err\n");
            return;
        }
        printf("*tmp:%d\n", *((int *)tmp));
    }
    return;
}

结果截图
栈的顺序存储集成测试框架截图

### C语言中线性表顺序表)的实现与操作 #### 定义线性表结构体 为了定义一个顺序表,在C语言中通常会利用一维数组作为底层存储机制。下面是一个简单的顺序表示例: ```c #define MAX_SIZE 100 // 假设最大容量为100个元素 typedef int ElemType; // 可以根据需求改变ElemType的具体类型 // 线性表顺序存储结构定义 typedef struct { ElemType data[MAX_SIZE]; // 存储数据的空间 int length; // 当前长度 } SqList; ``` 此部分展示了如何创建一个固定大小的最大容纳量为`MAX_SIZE`的数据容器,并通过成员变量`length`记录当前已存入的有效项数[^1]。 #### 初始化函数 初始化一个新的空列表,设置其初始状态下的属性值。 ```c void InitList(SqList *L) { L->length = 0; // 初始为空表 } ``` 这段代码片段用于设定新实例化对象的状态,即令其指向的第一个位置之前没有任何有效节点存在[^2]。 #### 插入操作 向指定位置插入新的元素是一项基本功能之一。这里提供了一个通用版本的方法签名及其逻辑框架。 ```c bool ListInsert(SqList *L, int i, ElemType e) { if (i < 1 || i > L->length + 1) return false; // 越界检查 if (L->length >= MAX_SIZE) return false; // 表满处理 for(int j=L->length;j>=i;j--) // 后移元素腾出空间给新加入者 L->data[j]=L->data[j-1]; L->data[i-1]=e; // 放置目标数值于正确索引处 ++(L->length); // 更新总数量统计 return true; } ``` 上述过程首先验证参数合法性并考虑边界条件,接着执行必要的位移调整动作以便留出适当的位置供待添加项目安置下来,最后完成实际赋值以及更新内部计数器反映最新情况[^3]。 #### 删除操作 从特定下标的槽位上去除某个已有条目也是不可或缺的能力组成部分。 ```c bool DeleteList(SqList *L,int i){ if(i<1||i>L->length)return false;//越界判断 --(L->length); for(;i<=L->length;i++) L->data[i-1]=L->data[i];//向前覆盖被删除元素后的所有元素 return true; } ``` 该算法同样先做前置校验工作防止非法访问发生,之后减少整体规模的同时把后续各结点逐一向左平移到填补空白区域为止。 #### 查找操作 遍历整个集合寻找符合条件的第一匹配项是另一个重要特性体现方式。 ```c int LocateElem(const SqList *L, ElemType e) { for (int i=0 ; i<L->length ;++i ) if(L->data[i]==e) return i+1 ; return 0; //未找到返回零 } ``` 循环扫描每一个可能存在的候选者直到发现满足预定标准的对象或是抵达末端仍未遇见过才停止搜索流程。
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