C语言数据结构之栈

Stack

一、顺序栈及基本操作

用顺序表实现栈存储结构。栈的储存结构操作必须遵循”先进后出的“的原则。

若用顺序表即数组a来存储数据。

即可用a[0],a[1],a[2],a[3]来分别取出数据，那么我们用一个整型top,来表示索引（初始值为-1即空栈），每次增加一个数据top++；每次减少一个数据top–；可以模拟出栈的储存结构”先进后出“的原则。

1.顺序栈-入栈

1）模拟空栈的情况，即数组为空，top = -1。

2）首先添加一个元素1，即入栈元素1，top++。

3）延续2）方法入栈2，3，4。

代码如下：

/*
    元素elem进栈，a为数组，top值为当前栈的栈顶位置
*/
int push(int *a,int top,int elem){
    a[++top]=elem;
    return top;
}

2.顺序栈-出栈

例如，我们需要将元素2出栈，即需要先将4元素出栈，再将3元素出栈，随后才能使2元素出栈，在顺序表模拟的栈出栈，元素并没有摘掉，为了方便理解，先将元素摘掉。

代码如下：

/*
    数据元素出栈
*/
int pop(int *a,int top){
    if(top == -1){
        cout<<"空栈"<<endl;
        return -1;
    }
    cout<<"出栈元素："<<a[top]<<endl;
    top--;       //每出栈一个元素栈顶-1
    return top;  //返回现在栈顶
}

3.顺序栈-总结

顺序栈只是模拟栈的出栈入栈过程，即”先进后出“，

并不能很好的体现栈的储存结构。

实现结果：

二、链栈及基本操作

链栈与顺序栈类似，顺序栈是以数组的头为 栈底，另一头为栈顶；

链栈则是以单向链的头为栈顶，链尾为栈底，实现栈的储存结构，如图；

1）将链表头部作为栈顶的一端，可以避免在实现数据”入栈“和”出栈“操作时做大量的遍历链表；

2）在实现数据”入栈“操作时，需要将数据从链表的头部插入；

3）在实现数据”出栈“操作时，需要删除链表头部的首元节点；

因此，链栈实际上就是一个只能采用头插法插入或删除数据的链表。

1.链栈-入栈

例如，将元素1、2、3、4依次入栈，即是用头插法将各个元素依次插入添加到链表中，过程如下；

a)空 栈 ： head → NULL

b)1入栈： head → 1 → NULL

c)2入栈： head → 2 → 1 → NULL

d)3入栈： head → 3 → 2 → 1 → NULL

e)4入栈： head → 4 → 3 → 2 → 1 → NULL

代码如下：

/******* 创 建 链 表 节 点 结 构 *******/
typedef struct lineStack{
    int date;
    struct lineStack *next;
}lineStack;
/*
    链栈-入栈，elem为入栈元素
*/
lineStack *push(lineStack *stack,int elem){
    //创建储存新元素的节点
    lineStack *newLine = (lineStack *)malloc(sizeof(lineStack));
    newLine->date = elem;
    //新节点与头节点建立逻辑关系
    newLine->next = stack;
    //更新头指针
    stack = newLine;
    //返回新栈顶
    return stack;
}

2.链栈-出栈

例如，我们需要将元素2出栈，那么根据”先进后出“的原则，我们则需要先将元素4出栈，再将元素3出栈，随后才能时元素2出栈，整个操作如下；

a)初始链栈： head → 4 → 3 → 2 → 1 → NULL

b)4出栈： head → 3 → 2 → 1 → NULL 4出

c)3出栈： head → 2 → 1 → NULL 3出

d)2出栈： head → 1 → NULL 2出

代码如下：

/*
    链栈-出栈，stack为栈顶
*/
lineStack *pop(lineStack *stack){
    //如果一开始就为空栈即没有元素
    if(stack){
        //声明一个新指针指向栈顶
        lineStack *top = stack;
        //更新头指针
        stack = stack->next;
        cout<<"出栈元素为："<<top->date<<endl;
        //此时判断是否为空栈，若不是则新栈顶为
        if(stack){
            cout<<"新栈顶元素为："<<stack->date<<endl;
        }else{
            cout<<"栈已空！"<<endl;
        }
        //释放出栈元素节点
        free(top);
    }else{
        cout<<"栈内没有元素"<<endl;
    }
    return stack; //返回新栈顶
}

3.链栈-总结

链栈即采用了单向链表的头插法实现，严格遵循”先进后出“的原则。

实现结果：

完整代码：
Array_based_Stack.cpp
Link-Stack.cpp