PTA6-7 在一个数组中实现两个堆栈

本文介绍了一种在单一数组中实现两个堆栈的方法,详细解释了如何通过调整堆栈顶点来避免堆栈间的冲突,同时提供了完整的C语言代码示例,包括堆栈创建、元素压入和弹出等操作。

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PTA6-7 在一个数组中实现两个堆栈 (

函数接口定义:

Stack CreateStack( int MaxSize );
bool Push( Stack S, ElementType X, int Tag );
ElementType Pop( Stack S, int Tag );

其中Tag是堆栈编号,取1或2;MaxSize堆栈数组的规模;Stack结构定义如下:

typedef int Position;
struct SNode {
    ElementType *Data;
    Position Top1, Top2;
    int MaxSize;
};
typedef struct SNode *Stack;

注意:如果堆栈已满,Push函数必须输出“Stack Full”并且返回false;如果某堆栈是空的,则Pop函数必须输出“Stack Tag Empty”(其中Tag是该堆栈的编号),并且返回ERROR。

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

#define ERROR 1e8
typedef int ElementType;
typedef enum { push, pop, end } Operation;
typedef enum { false, true } bool;
typedef int Position;
struct SNode {
    ElementType *Data;
    Position Top1, Top2;
    int MaxSize;
};
typedef struct SNode *Stack;

Stack CreateStack( int MaxSize );
bool Push( Stack S, ElementType X, int Tag );
ElementType Pop( Stack S, int Tag );

Operation GetOp();  /* details omitted */
void PrintStack( Stack S, int Tag ); /* details omitted */

int main()
{
    int N, Tag, X;
    Stack S;
    int done = 0;

    scanf("%d", &N);
    S = CreateStack(N);
    while ( !done ) {
        switch( GetOp() ) {
        case push: 
            scanf("%d %d", &Tag, &X);
            if (!Push(S, X, Tag)) printf("Stack %d is Full!\n", Tag);
            break;
        case pop:
            scanf("%d", &Tag);
            X = Pop(S, Tag);
            if ( X==ERROR ) printf("Stack %d is Empty!\n", Tag);
            break;
        case end:
            PrintStack(S, 1);
            PrintStack(S, 2);
            done = 1;
            break;
        }
    }
    return 0;
}

/* 你的代码将被嵌在这里 */

输入样例:

5
Push 1 1
Pop 2
Push 2 11
Push 1 2
Push 2 12
Pop 1
Push 2 13
Push 2 14
Push 1 3
Pop 2
End

输出样例:

Stack 2 Empty
Stack 2 is Empty!
Stack Full
Stack 1 is Full!
Pop from Stack 1: 1
Pop from Stack 2: 13 12 11

AC代码:

Stack CreateStack(int MaxSize)
{
   Stack s=(Stack)malloc(sizeof(struct SNode));
   s->Data=(ElementType *)malloc(sizeof(ElementType)*MaxSize);//指针可以当作数组用。
   s->Top1=-1;   //Top1和Top2分别表示两个堆栈存在数组两端
   s->Top2=MaxSize;
   s->MaxSize=MaxSize;
   return s;
}

bool Push(Stack S,ElementType X,int Tag)
{
    if(S->Top1+1==S->Top2)
    {
        printf("Stack Full\n");
        return false;
    }
    if(Tag==1)
       S->Data[++S->Top1]=X;
    else
       S->Data[--S->Top2]=X;
    return true;
}

ElementType Pop(Stack S,int Tag)
{
    if(S==NULL)
        return ERROR;
    if(Tag==1)
    {
        if(S->Top1==-1)
        {
            printf("Stack %d Empty\n",Tag);
            return ERROR;
        }
        return S->Data[S->Top1--];
    }
    if(Tag==2)
    {
       if(S->Top2==S->MaxSize)
       {
          printf("Stack %d Empty\n",Tag);
            return ERROR;
       }
       return S->Data[S->Top2++];
    }
}


          
### PTA平台中的特殊堆栈实现 #### 数组实现堆栈一个数组实现两个堆栈的方法可以有效地利用存储空间。通过这种方式,可以在同一段连续的内存区域中维护两个独立工作的堆栈。这两个堆栈分别从数组的一端向中间增长;当它们相遇时,则表示已满。 对于这种特殊的堆栈设计,在C语言里可以通过定义一个结构体来封装必要的成员变量以及相应的操作函数[^1]: ```c #define MAX_SIZE 100 // 定义最大容量 typedef struct { int data[MAX_SIZE]; // 存储元素的空间 int top1, top2; // 分别记录第一个和第二个栈顶的位置 } TwoStacks; ``` 初始化时设置`top1=-1`, `top2=MAX_SIZE`; 插入新元素时依据所选堆栈调整对应的索引位置并检查是否会越界或者冲突。 #### 动态分配与销毁链式堆栈 除了静态数组外,还可以采用动态链接的方式创建更灵活的堆栈——即所谓的“链栈”。每个结点不仅含有数据域还包括指向下一个结点的指针字段。这样的好处是可以按需申请/释放资源而不必预先设定固定的大小限制[^3]。 为了安全地管理这些动态对象,在完成一系列压栈弹栈动作之后应当记得清理不再使用的节点以免造成内存泄漏: ```c void destroy(struct LinkedStack* stack) { while (stack->top != NULL) { struct StackNode* temp = stack->top; // 保存当前栈顶地址 stack->top = stack->top->next; // 更新为下一项作为新的栈顶 free(temp); // 解放旧项占用之空间 } } ``` #### 应用场景举例 上述提到的不同类型的堆栈都有各自适用范围。比如在处理递归调用时,由于每次进入更深一层都会新增局部环境信息(如参数列表、返回地址等),因此非常适合用隐式的运行期堆栈机制支持;而在某些特定场合下显式构建自定义版本可能带来性能上的优势或是满足额外功能需求[^2]。
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