静态数组实现双向栈

这篇博客介绍了如何在VS2005和Dev环境下用静态数组来实现一个双向栈,提供了完整的代码示例,并期望得到读者的反馈和指正。

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VS2005和Dev均可以运行通过,如有问题,请各位大牛指正。

/*静态数组实现双向栈:两栈底在数组两端,栈顶相向,迎面增长,栈顶指针指向栈顶元素
栈空:左栈空 top[0]=-1; 右栈空top[0]=maxSize; 全栈空top[0]=-1&&top[0]=maxSize
栈满:栈顶相邻为栈满。top[1]-top[0]=1
栈顶初始值:两栈全空:左栈空 top[0]=-1; 右栈空top[0]=maxSize;
栈顶:总是指向刚刚压入的值
入左栈: data[++top[0]] = NewItem;
入右栈:data[--top[0]] = NewItem
出左栈:newItem = data[top[0]--];
出右栈:newItem = data[top[0]++];
*/

#include <iostream>
using namespace std;
const int MaxSize = 50;
template<class Type>
class DoubleStack
{
private:
	Type data[MaxSize];
	int top[2];
public:
	DoubleStack();
	DoubleStack(const DoubleStack<Type>& otherDoubleStack);
	DoubleStack<Type> operator=(const DoubleStack<Type>& otherDoubleStack);
	void initDoubleStack();
	bool isEmptyLStack() const;
	bool isEmptyRStack() const;
	bool IsFullDoubleStack() const;;
	void destoryDoubleStack();
	void pop(int i,Type& data);
	void push(int i,Type data);
};

template<class Type>
DoubleStack<Type>::DoubleStack()
{
	top[0]=-1;
	top[1]=MaxSize;
}

template<class Type>
DoubleStack<Type>::DoubleStack(const DoubleStack<Type>& otherDoubleStack)
{
	top[0] = otherDoubleStack.top[0];
	top[1] = otherDoubleStack.top[1];//栈顶的赋值应该写在if之外,因为要避免空栈时,栈顶得不到值,为随机数
	if (!otherDoubleStack.isEmptyLStack() && !otherDoubleStack.isEmptyRStack())
	{
		memcpy(data,otherDoubleStack.data,MaxSize);
	}
}


template<class Type>
DoubleStack<Type> DoubleStack<Type>::operator=(const DoubleStack<Type>& otherDoubleStack)
{
	if (this != &otherDoubleStack)
	{
		if (!otherDoubleStack.isEmptyLStack() && !otherDoubleStack.isEmptyRStack())
		{
			top[0] = otherDoubleStack.top[0];
			top[1] = otherDoubleStack.top[1];//栈顶的赋值可以写在if内外,因为创建对象时,已经调用构造函数,为栈顶赋值了
			memcpy(data,otherDoubleStack.data,MaxSize);
		}
	}
	return *this;
}

template<class Type>
void DoubleStack<Type>::initDoubleStack()
{
	top[0] = -1;
	top[1] = MaxSize;
}

template<class Type>
bool DoubleStack<Type>::isEmptyLStack() const
{
	return (top[0]==-1);
}

template<class Type>
bool DoubleStack<Type>::isEmptyRStack() const
{
	return (top[0]==MaxSize);
}

template<class Type>
bool DoubleStack<Type>::IsFullDoubleStack() const
{
	return (top[1]-top[0]==1);//top表示指针位置,最大为Max-1
}

template<class Type>
void DoubleStack<Type>::destoryDoubleStack()
{
	top[0] = -1;
	top[1] = MaxSize;
}

template<class Type>
void DoubleStack<Type>::pop(int i,Type& newItem)
{
	if (i<0 || i>1)
	{
		cout<<"栈号输入不对!"<<endl;
		return;
	}
	switch(i)
	{
	case 0:
		if (top[0]==-1)
		{
			cout<<"栈空!"<<endl;
			return;
		}
		else
		{
			newItem = data[top[0]--];
		}
		break;
	case 1:
		if (top[1]==MaxSize)
		{
			cout<<"栈空!"<<endl;
			return;
		}
		else
		{
			newItem = data[top[1]++];//出栈,栈顶往上走
		}
		break;
	}
}

template<class Type>
void DoubleStack<Type>::push(int i,Type newItem)
{
	if (i<0 || i>1)
	{
		cout<<"栈号错误!"<<endl;
		return;
	}
	if (IsFullDoubleStack())
	{
		cout<<"栈满!"<<endl;
		return;
	}
	else
	{
		switch(i)
		{
		case 0:
			data[++top[0]]=newItem;
			break;
		case 1:
			data[--top[1]]=newItem;//入栈,栈顶往下走
			break;
		}
	}
}

int main()
{
	DoubleStack<int> s;
	DoubleStack<int> s1;
	s1=s;
	int a[4]={1,2,3,4};
	for (int i=0;i<4;i++)//入左栈
	{
		s1.push(0,a[i]);
	}
	for (int i=0;i<4;i++)//入右栈
	{
		s1.push(1,a[i]);
	}
	for (int i=0;i<4;i++)//出左栈
	{
		int temp;
		s1.pop(0,temp);
		cout<<temp<<endl;
	}
	for (int i=0;i<4;i++)//出右栈
	{
		int temp;
		s1.pop(1,temp);
		cout<<temp<<endl; //由于没做限定,栈满时,会连续data
	}
	system("pause");
	return 0;
}



 

### 动态数组双向链表的特点与区别 动态数组(如 Java 中的 `ArrayList`)和双向链表(如 Java 中的 `LinkedList`)是两种常见的线性数据结构,它们各自具有独特的特点和适用场景。以下是它们的特点、区别及使用场景的详细比较。 #### 1. 特点 - **动态数组** 动态数组是一种基于固定大小数组实现的数据结构,能够根据需要自动调整大小[^3]。它在内存中以连续的方式存储元素,因此访问任意位置的元素非常高效(时间复杂度为 O(1))。然而,当需要插入或删除中间元素时,可能需要移动大量元素以保持连续性,这会导致较高的时间开销(时间复杂度为 O(n))。 - **双向链表** 双向链表由节点组成,每个节点包含数据部分和两个指针,分别指向其前驱节点和后继节点[^1]。这种结构使得双向链表在插入和删除操作上表现优异(时间复杂度为 O(1),前提是已知目标节点的位置),但在随机访问元素时效率较低(时间复杂度为 O(n)),因为需要从头或尾逐个遍历节点。 #### 2. 区别 - **存储方式** 动态数组在内存中以连续的方式存储元素,而双向链表的节点可以分散存储在内存的不同位置,通过指针相互连接[^4]。这意味着动态数组更适合于内存分配固定的场景,而双向链表则更适合于内存需求动态变化的场景。 - **访问效率** 动态数组支持随机访问,可以通过索引直接定位到任意元素,时间复杂度为 O(1)[^2]。而双向链表不支持随机访问,必须从头或尾开始逐个遍历节点,时间复杂度为 O(n)[^1]。 - **插入与删除效率** 在动态数组中,插入或删除中间元素需要移动大量元素以保持连续性,时间复杂度为 O(n)[^2]。而在双向链表中,插入或删除操作只需修改相关节点的指针,时间复杂度为 O(1)(前提是已知目标节点的位置)[^1]。 - **内存开销** 动态数组的内存开销较低,因为它只需要存储数据本身。而双向链表的每个节点除了存储数据外,还需要额外存储两个指针,因此内存开销较大。 #### 3. 使用场景 - **动态数组** - 当需要频繁进行随机访问操作时,动态数组是更好的选择[^2]。 - 当数据规模相对固定或增长缓慢时,动态数组能够提供更高的空间利用率和访问效率。 - 示例:实现缓存系统、存储静态数据集合等。 - **双向链表** - 当需要频繁进行插入和删除操作时,双向链表更为合适。 - 当数据规模动态变化较大且无法提前预估时,双向链表能够更灵活地管理内存[^4]。 - 示例:实现队列、、LRU 缓存等。 ### 示例代码 以下是一个简单的动态数组双向链表的对比示例: ```java // 动态数组示例 import java.util.ArrayList; public class DynamicArrayExample { public static void main(String[] args) { ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(); list.add(1); list.add(2); System.out.println(list.get(0)); // 随机访问,时间复杂度 O(1) } } // 双向链表示例 import java.util.LinkedList; public class DoublyLinkedListExample { public static void main(String[] args) { LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>(); list.add(1); list.add(2); list.removeFirst(); // 删除第一个元素,时间复杂度 O(1) System.out.println(list.getFirst()); // 访问第一个元素,时间复杂度 O(1) } } ```
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