【数据结构】动态顺序栈

已于 2023-03-31 01:12:18 修改
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文章标签： 数据结构 算法
于 2023-03-31 00:39:58 首次发布
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动态顺序栈的实现

销毁栈和清空栈的区别：

销毁栈：

  • 从栈底指针到栈当前的容量，每一个位置都需要进行free；
  • 将栈顶指针和栈底指针都置为NULL；
  • 将栈当前的容量置为0.

清空栈：

  • 栈顶指针指向栈底指针；
  • 将栈当前容量恢复到原来的大小.

初始化

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

//动态栈
#define OK 1
#define ERROR -1
#define STACK_INIT_SIZE 3//栈的初始大小
#define STACK_INCREMENT 10//扩容的步幅

typedef int ElemType;
typedef int Status;

typedef struct SqStack
{
    ElemType *base;//栈底指针
    ElemType *top;//栈顶指针
    int stacksize;//栈当前的容量
}SqStack;

Status ExpanStack(SqStack*);
Status InitStack(SqStack*);
Status DestoryStack(SqStack*);
Status ClearStack(SqStack*);
Status StackIsEmpty(SqStack);
Status StackLength(SqStack);
Status GetTop(SqStack);
Status Push(SqStack*,ElemType);
Status Pop(SqStack*);
Status PrintStack(SqStack);

0、检查栈空间，并对栈进行扩容

//0、检查栈空间，并对栈进行扩容
Status ExpanStack(SqStack *S)
{
    if(S->top-S->base>=S->stacksize){
        S->base=(ElemType*)realloc(S->base,(S->stacksize+STACK_INCREMENT)*sizeof(ElemType));
        if(!S->base){
            printf("栈初始化失败.\n");
            return ERROR;
        }
        S->top=S->base+S->stacksize;
        S->stacksize +=STACK_INCREMENT;
    }
    return OK;
}

1、初始化栈

//1、初始化栈
Status InitStack(SqStack *S)
{
    S->base=(ElemType*)malloc(sizeof(ElemType)*STACK_INIT_SIZE);
    if(!S->base){
        printf("栈初始化失败.\n");
        return ERROR;
    }
    S->top=S->base;
    S->stacksize=STACK_INIT_SIZE;
    printf("栈初始化成功.\n");
    return OK;
}

2、销毁栈

//栈顶指针和栈底指针都为NULL
//栈容量大小的每个位置都应该free，因为申请了STACK_INIT_SIZE大小的空间
//栈的容量置为0
//2、销毁栈
Status DestoryStack(SqStack *S)
{
    int len=S->stacksize;
    int i;
    for(i=0;i<len;i++){
        free(S->base);
        S->base++;
    }
    S->top=NULL;
    S->base=NULL;
    S->stacksize=0;
    return OK;
}

3、清空栈

//将栈顶指针指向栈底指针
//将栈容量恢复初始水平
//3、清空栈
Status ClearStack(SqStack *S)
{
    S->top=S->base;
    S->stacksize=STACK_INCREMENT;
    printf("清空栈成功.\n");
    return OK;
}

4、检查栈是否为空

//4、检查栈是否为空
Status StackIsEmpty(SqStack S)
{
    if(S.top==S.base){
        printf("当前栈为空.\n");
        return ERROR;
    }
    if(S.top!=S.base){
        printf("当前栈不为空.\n");
        return OK;
    }
    return OK;
}

5、返回栈的长度

//5、返回栈的长度
Status StackLength(SqStack S)
{
    if(S.top==S.base){
        printf("当前栈的长度为:0,最大容量为:%d",S.stacksize);
        return OK;
    }
    printf("当前栈的长度为:%d,最大容量为:%d",(S.top-S.base),S.stacksize);
    return OK;
}

6、返回栈顶元素

//6、返回栈顶元素
Status GetTop(SqStack S)
{
    if(S.top==S.base){
        printf("栈空，请压栈后再操作.\n");
        return ERROR;
    }
    printf("栈顶元素为%d.\n",*S.top);
    return OK;
}

7、压栈

//7、压栈
Status Push(SqStack *S,ElemType e)
{
    ExpanStack(S);
    (S->top)++;
    *(S->top)=e;
    PrintStack(*S);
    return OK;
}

8、弹栈

//8、弹栈
Status Pop(SqStack *S)
{
    //注意这里的栈顶指针和栈底指针都不为空
    if(S->top==S->base){
        printf("栈空，请压栈后再操作.\n");
        return ERROR;
    }
    printf("栈顶元素%d被弹出.\n",*(S->top));
    S->top--;
    PrintStack(*S);
    return OK;
}

9、打印栈中所有元素

//9、打印栈中所有元素
Status PrintStack(SqStack S)
{
    if(S.top==S.base){
        printf("栈空，请压栈后再操作.\n");
        return ERROR;
    }
    ElemType temp;
    printf("栈为:");
    while(S.top!=S.base){
        temp=*(S.top);
        printf("%d  ",temp);
        S.top--;
    }
    return OK;
}

主函数

int main()
{
    SqStack S;
    printf("请继续操作...\n");
    while(1){
        int input;
        int value;
        printf("\n==========================\n");
        printf("1、初始化动态顺序栈.\n");
        printf("2、销毁栈.\n");
        printf("3、清空栈.\n");
        printf("4、检查栈是否为空.\n");
        printf("5、返回栈的长度.\n");
        printf("6、返回栈顶元素.\n");
        printf("7、压栈.\n");
        printf("8、弹栈.\n");
        printf("9、打印栈中所有元素.\n");
        printf("\n==========================\n");
        printf("请输入对应操作的序号:");
        scanf("%d",&input);
        switch(input){
        case 1:
            InitStack(&S);
            break;
        case 2:
            DestoryStack(&S);
            break;
        case 3:
            ClearStack(&S);
            break;
        case 4:
            StackIsEmpty(S);
            break;
        case 5:
            StackLength(S);
            break;
        case 6:
            GetTop(S);
            break;
        case 7:
            printf("请输入需要压入的元素:");
            scanf("%d",&value);
            Push(&S,value);
            break;
        case 8:
            Pop(&S);
            break;
        case 9:
            PrintStack(S);
            break;
        }
    }
    return 0;
}

程序源码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

//动态栈
#define OK 1
#define ERROR -1
#define STACK_INIT_SIZE 3//栈的初始大小
#define STACK_INCREMENT 10//扩容的步幅

typedef int ElemType;
typedef int Status;

typedef struct SqStack
{
    ElemType *base;//栈底指针
    ElemType *top;//栈顶指针
    int stacksize;//栈当前的容量
}SqStack;

Status ExpanStack(SqStack*);
Status InitStack(SqStack*);
Status DestoryStack(SqStack*);
Status ClearStack(SqStack*);
Status StackIsEmpty(SqStack);
int StackLength(SqStack);
Status GetTop(SqStack);
Status Push(SqStack*,ElemType);
Status Pop(SqStack*);
Status PrintStack(SqStack);

//0、检查栈空间，并对栈进行扩容
Status ExpanStack(SqStack *S)
{
    if(S->top-S->base>=S->stacksize){
        S->base=(ElemType*)realloc(S->base,(S->stacksize+STACK_INCREMENT)*sizeof(ElemType));
        if(!S->base){
            printf("栈初始化失败.\n");
            return ERROR;
        }
        S->top=S->base+S->stacksize;
        S->stacksize +=STACK_INCREMENT;
    }
    return OK;
}

//1、初始化栈
Status InitStack(SqStack *S)
{
    S->base=(ElemType*)malloc(sizeof(ElemType)*STACK_INIT_SIZE);
    if(!S->base){
        printf("栈初始化失败.\n");
        return ERROR;
    }
    S->top=S->base;
    S->stacksize=STACK_INIT_SIZE;
    printf("栈初始化成功.\n");
    return OK;
}

//栈顶指针和栈底指针都为NULL
//栈容量大小的每个位置都应该free，因为申请了STACK_INIT_SIZE大小的空间
//栈的容量置为0
//2、销毁栈
Status DestoryStack(SqStack *S)
{
    int len=S->stacksize;
    int i;
    for(i=0;i<len;i++){
        free(S->base);
        S->base++;
    }
    S->top=NULL;
    S->base=NULL;
    S->stacksize=0;
    return OK;
}

//将栈顶指针指向栈底指针
//将栈容量恢复初始水平
//3、清空栈
Status ClearStack(SqStack *S)
{
    S->top=S->base;
    S->stacksize=STACK_INCREMENT;
    printf("清空栈成功.\n");
    return OK;
}

//4、检查栈是否为空
Status StackIsEmpty(SqStack S)
{
    if(S.top==S.base){
        printf("当前栈为空.\n");
        return ERROR;
    }
    if(S.top!=S.base){
        printf("当前栈不为空.\n");
        return OK;
    }
    return OK;
}

//5、返回栈的长度
Status StackLength(SqStack S)
{
    if(S.top==S.base){
        printf("当前栈的长度为:0,最大容量为:%d",S.stacksize);
        return OK;
    }
    printf("当前栈的长度为:%d,最大容量为:%d",(S.top-S.base),S.stacksize);
    return OK;
}

//6、返回栈顶元素
Status GetTop(SqStack S)
{
    if(S.top==S.base){
        printf("栈空，请压栈后再操作.\n");
        return ERROR;
    }
    printf("栈顶元素为%d.\n",*S.top);
    return OK;
}

//7、压栈
Status Push(SqStack *S,ElemType e)
{
    ExpanStack(S);
    (S->top)++;
    *(S->top)=e;
    PrintStack(*S);
    return OK;
}

//8、弹栈
Status Pop(SqStack *S)
{
    //注意这里的栈顶指针和栈底指针都不为空
    if(S->top==S->base){
        printf("栈空，请压栈后再操作.\n");
        return ERROR;
    }
    printf("栈顶元素%d被弹出.\n",*(S->top));
    S->top--;
    PrintStack(*S);
    return OK;
}

//9、打印栈中所有元素
Status PrintStack(SqStack S)
{
    if(S.top==S.base){
        printf("栈空，请压栈后再操作.\n");
        return ERROR;
    }
    ElemType temp;
    printf("栈为:");
    while(S.top!=S.base){
        temp=*(S.top);
        printf("%d  ",temp);
        S.top--;
    }
    return OK;
}

int main()
{
    SqStack S;
    printf("请继续操作...\n");
    while(1){
        int input;
        int value;
        printf("\n==========================\n");
        printf("1、初始化动态顺序栈.\n");
        printf("2、销毁栈.\n");
        printf("3、清空栈.\n");
        printf("4、检查栈是否为空.\n");
        printf("5、返回栈的长度.\n");
        printf("6、返回栈顶元素.\n");
        printf("7、压栈.\n");
        printf("8、弹栈.\n");
        printf("9、打印栈中所有元素.\n");
        printf("\n==========================\n");
        printf("请输入对应操作的序号:");
        scanf("%d",&input);
        switch(input){
        case 1:
            InitStack(&S);
            break;
        case 2:
            DestoryStack(&S);
            break;
        case 3:
            ClearStack(&S);
            break;
        case 4:
            StackIsEmpty(S);
            break;
        case 5:
            StackLength(S);
            break;
        case 6:
            GetTop(S);
            break;
        case 7:
            printf("请输入需要压入的元素:");
            scanf("%d",&value);
            Push(&S,value);
            break;
        case 8:
            Pop(&S);
            break;
        case 9:
            PrintStack(S);
            break;
        }
    }
    return 0;
}
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