《数据结构》期末提纲之栈

1.栈的简介

栈（stack）又名堆栈，它是一种运算受限的线性表。其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除运算。这一端被称为栈顶，相对地，把另一端称为栈底。向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈，它是把新元素放到栈顶元素的上面，使之成为新的栈顶元素；从一个栈删除元素又称作出栈或退栈，它是把栈顶元素删除掉，使其相邻的元素成为新的栈顶元素。（百度百科）

2.栈的种类

• 顺序栈
  顺序栈即使用顺序表实现的栈。本博文中的顺序栈为顺序表的继承。关于顺序表请参见：《数据结构》期末提纲之顺序表
• 链栈
  链栈即使用链表实现的栈。本博文中的链栈为链表的继承。关于链表请参见：《数据结构》期末提纲之链表

3.栈的基本操作

• 入栈
  入栈，顾名思义，即讲数据存入栈中，通常以对线性表进行头插的方式实现。如图所示：（灵魂画师）
  
• 出栈
  出栈即弹出栈顶元素，一班通过对线性表表头元素进行返回并删除来实现。如图所示：
  
  栈只能对栈顶元素进行操作，所以其操作种类较少。

4.顺序栈的C++实现

由于顺序栈使限定操作的顺序表，所以其为顺序表的私有继承，特此声明。顺序表实现不在本博文赘述。传送门

• 类型构造

template<class DataType>
class SeqStack : private SeqList<DataType> //顺序栈类，为顺序表的私有继承
{
public:
    SeqStack(); //构造
    ~SeqStack(); //析构
    void push(DataType x); //从栈顶添加元素
    DataType top(); //访问栈顶
    void pop(); //删除栈顶
    int size(); //返回大小
    void clr(); //清空栈
};

• 构造与析构

template<class DataType> //会对线性表进行自动构造与析构，此处无需另外的操作
SeqStack<DataType>::SeqStack()
{
    cout << "SeqStack Constructed!" << endl;
}

template<class DataType>
SeqStack<DataType>::~SeqStack()
{
    cout << "SeqStack Distructed!" << endl;
}

• 入栈

template<class DataType>
void SeqStack<DataType>::push(DataType x)
{
    this->insert(this->len + 1,x); //这里是在尾部添加值，实际上头部也可以，只要注意操作都在同一端就行
}

• 访问栈顶元素

template<class DataType>
DataType SeqStack<DataType>::top()
{
    return this->get(this->len); //注意这里仅仅只是访问，不会删除栈顶
}

• 删除栈顶

template<class DataType>
void SeqStack<DataType>::pop()
{
    this->del_loc(this->len); //删除尾部即可
}

• 返回栈长

template<class DataType>
int SeqStack<DataType>::size()
{
    return this->len; //直接返回顺序表长度即可
}

• 清空栈

template<class DataType>
void SeqStack<DataType>::clr()
{
    this->clear(); //清空顺序表即可
}

• 调试函数

void SeqStack_debug()
{
    SeqStack<int> s;
    int sw;
    cout << "SeqStack Options:\n1.Push data\n2.View the top data\n3.Pop the top data\n4.View the size of stack\n5.Clear the stack\n6.Print the stack while popping\n7.Exit" << endl;
    while(cin >> sw)
    {
        if(sw == 1)
        {
            int x;
            cout << "Please input the data: ";
            cin >> x;
            s.push(x);
        }
        else if (sw == 2)
        {
            cout << s.top() << endl;
        }
        else if (sw == 3)
        {
            s.pop();
        }
        else if (sw == 4)
        {
            cout << s.size() << endl;
        }
        else if (sw == 5)
        {
            s.clr();
        }
        else if (sw == 6)
        {
            while(s.size())
            {
                cout << s.top() << " ";
                s.pop();
            }
            cout << endl;
        }
        else
        {
            break;
        }
        cout << "SeqStack Options:\n1.Push data\n2.View the top data\n3.Pop the top data\n4.View the size of stack\n5.Clear the stack\n6.Print the stack while popping\n7.Exit" << endl;
    }
}

5.链栈的C++实现

代码与顺序栈除类型名与取长度操作外几乎一模一样，此处直接贴代码不做过多解释。链栈基于链表实现，链表相关内容本博文不作赘述。 传送门

template<class DataType>
class LinkStack : private LinkList<DataType> //链式栈类，为链表的私有继承
{
public:
    LinkStack(); //构造
    ~LinkStack(); //析构
    void push(DataType x); //从栈顶添加元素
    DataType top(); //访问栈顶
    void pop(); //删除栈顶
    int size(); //返回大小
    void clr(); //清空栈
};

template<class DataType>
LinkStack<DataType>::LinkStack()
{
    cout << "LinkStack Constructed!" << endl;
}

template<class DataType>
LinkStack<DataType>::~LinkStack()
{
    cout << "LinkStack Distructed!" << endl;
}

template<class DataType>
void LinkStack<DataType>::push(DataType x)
{
    this->insert(this->length() + 1,x);
}

template<class DataType>
DataType LinkStack<DataType>::top()
{
    return this->get(this->length());
}

template<class DataType>
void LinkStack<DataType>::pop()
{
    this->del_loc(this->length());
}

template<class DataType>
int LinkStack<DataType>::size()
{
    return this->length();
}

template<class DataType>
void LinkStack<DataType>::clr()
{
    this->clear();
}

void LinkStack_debug()
{
    LinkStack<int> s;
    int sw;
    cout << "LinkStack Options:\n1.Push data\n2.View the top data\n3.Pop the top data\n4.View the size of stack\n5.Clear the stack\n6.Print the stack while popping\n7.Exit" << endl;
    while(cin >> sw)
    {
        if(sw == 1)
        {
            int x;
            cout << "Please input the data: ";
            cin >> x;
            s.push(x);
        }
        else if (sw == 2)
        {
            cout << s.top() << endl;
        }
        else if (sw == 3)
        {
            s.pop();
        }
        else if (sw == 4)
        {
            cout << s.size() << endl;
        }
        else if (sw == 5)
        {
            s.clr();
        }
        else if (sw == 6)
        {
            while(s.size())
            {
                cout << s.top() << " ";
                s.pop();
            }
            cout << endl;
        }
        else
        {
            break;
        }
        cout << "LinkStack Options:\n1.Push data\n2.View the top data\n3.Pop the top data\n4.View the size of stack\n5.Clear the stack\n6.Print the stack while popping\n7.Exit" << endl;
    }
}

6.小结

栈是一种常用的数据结构，经常作为各种算法的工具，必须掌握。

总提纲：《数据结构》期末提纲小结