栈的C++实现

最新推荐文章于 2025-05-31 23:09:09 发布

withme9919

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分类专栏： C++学习文章标签： C++

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本文介绍了一个简单的C++栈类实现，并演示了如何使用它进行十进制转二进制的操作。栈遵循先进后出的原则，适用于多种数据类型。

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栈的C++实现

栈的特点是先进后出（LIFO），就像一叠盘子一样，你只能从最上面取。
这里介绍几个基本的功能：是否为空栈（empty），添加一个元素（push），取最顶元素（top），弹出一个元素（pop），输出栈中的元素（out）。C++中有栈容器，用到时只需#include即可。这里，我们自己创建一个栈类，一个int型的栈，再采用模板形式将其扩展。

创建一个栈类

该类应该包含的数据成员有指向栈顶元素的索引—mytop，以及一个数组用来存储栈中的元素。函数成员有上述几个功能empty…代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;
const int STACK_CAPACITY = 128;
typedef int StackElement;
class Stack
{
    /******函数成员******/
public:
    Stack();
    bool empty() const;
    void push(const StackElement &value);
    StackElement top() const;
    void pop();
    void out(ostream & o) const;
    /******数据成员******/
private:
    int mytop;
    StackElement myarray[STACK_CAPACITY];
};

具体函数实现在Stack.cpp中：

#include "Stack.h"
Stack::Stack()
{
    mytop = -1;
}
bool Stack::empty() const
{
    return (mytop == -1);
}
void Stack::push(const StackElement &value)
{
    if (mytop==STACK_CAPACITY-1)
    {
        cout << "Stack is full" << endl;
    }
    mytop++;
    myarray[mytop] = value;
}
StackElement Stack::top()const
{
    if (empty())
    {
        cout << "Stack is empty!" << endl;
    }
    else
        return myarray[mytop];
}
void Stack::pop()
{
    if (empty())
    {
        cout << "Stack is empty!" << endl;
    }
    else
        mytop--;
}
void Stack::out(ostream & o)const
{
    if (empty())
    {
        o << "Stack is empty!" << endl;
    }
    else
        for (int i = mytop; i >= 0; i--)
        {
            o << myarray[i] << endl;
        }
}

测试程序：

#include "Stack.h"
int main()
{
    Stack s;
    if (s.empty())
    {
        cout << "empty!" << endl;
    }
    else
        cout << "not empty!" << endl;
    for (int i = 0; i < 5;i++)
    {
        s.push(i);
    }
    s.out(cout);
    s.pop();
    s.out(cout);
    return 0;
}

改为模板的形式
模板简单理解就是前面我们那个栈是int型的，但是我们想让它可以根据我们的定义变化，比如我前面用到了一个int型的栈，后面又想用一个char型的，又想用个double型的，怎么办呢，用模板来就方便多了，每次根据自己的需要定义，例如Stack s，就OK了。
Stack.h代码：

#include <iostream>
using namespace std;
const int STACK_CAPACITY = 128;
template <typename StackElement>
class Stack
{
    /******函数成员******/
public:
    Stack();
    bool empty() const;
    void push(const StackElement &value);
    StackElement top() const;
    void pop();
    void out(ostream & o) const;
    /******数据成员******/
private:
    int mytop;
    StackElement myarray[STACK_CAPACITY];
};

template <typename StackElement>
Stack<StackElement>::Stack()
{
    mytop = -1;
}
template <typename StackElement>
bool Stack<StackElement>::empty() const
{
    return (mytop == -1);
}
template <typename StackElement>
void Stack<StackElement>::push(const StackElement &value)
{
    if (mytop == STACK_CAPACITY - 1)
    {
        cout << "Stack is full" << endl;
    }
    mytop++;
    myarray[mytop] = value;
}
template <typename StackElement>
StackElement Stack<StackElement>::top()const
{
    if (empty())
    {
        cout << "Stack is empty!" << endl;
    }
    else
        return myarray[mytop];
}
template <typename StackElement>
void Stack<StackElement>::pop()
{
    if (empty())
    {
        cout << "Stack is empty!" << endl;
    }
    else
        mytop--;
}
template <typename StackElement>
void Stack<StackElement>::out(ostream & o)const
{
    if (empty())
    {
        o << "Stack is empty!" << endl;
    }
    else
        for (int i = mytop; i >= 0; i--)
        {
            o << myarray[i] << endl;
        }
}

测试代码：

#include "Stack.h"
int main()
{
    Stack<int> s;
    if (s.empty())
    {
        cout << "empty!" << endl;
    }
    else
        cout << "not empty!" << endl;
    for (int i = 0; i < 5;i++)
    {
        s.push(i);
    }
    s.out(cout);
    s.pop();
    s.out(cout);
    Stack<char> s2;
    if (s2.empty())
    {
        cout << "empty!" << endl;
    }
    else
        cout << "not empty!" << endl;
    for (char i = 'a'; i < 'e'; i++)
    {
        s2.push(i);
    }
    s2.out(cout);
    s2.pop();
    s2.out(cout);
    return 0;
}

测试结果：

添加一个应用，将十进制数转换为二进制：例如26转换为2进制的过程是：26/2=13余0,13/2=6余1,6/2=3余0,3/2=1余1,1/2=0余1，那么将所有的余数倒着写就是最终的结果：11010，先得到的余数最后写出来，最后面的余数第一个写出来，这就符合了栈的特点，后进先出。利用我们上面写的Stack类来写这个应用程序，代码如下：

#include "Stack.h"
int main()
{
    Stack<int> s;
    int x = 26;
    int y;
    while (x!=0)
    {
        y = x % 2;
        s.push(y);
        x = x / 2;
    }
    s.out(cout);
    return 0;
}