(一)栈的基本概念
栈(Stack)是限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表,如铁路调度。如下 图:
(二)栈的的表现形式
栈有两种表示形式:栈的表示和实现、栈的 链式表示。
1.栈的表示和实现
利用一组地址连续的存储单元依次存放自栈底到栈顶的数据元素。如下图:
同时设置栈顶指针(top)和栈底指针(base)。当 top = base 表示栈空;增加一 个元素,top 增加 1;删除栈顶元素,top 减 1。非空栈顶指针始终在始终在栈顶元素 的下一个位置。
2.栈的链式表示
当栈的长度无法估计时最好用栈的链式表示,如下图所示。
结点包含数据元素和指针两个数据域。
(三)栈的链式表示时元素压入、弹出 算法实现思路
1.栈的线性链表的压入算法
压入算法过程为:定义新的结点 p、修改新结 点的指针(指向原栈顶结点 top)、给新结点 p 赋 值为 x、修改新栈顶的指针(指向新结点 p)。
2.栈的线性链表的弹出算法
弹出算法过程为:将栈顶结点 top 赋给 p、取结点 p 的值并赋给 x、调整栈顶位置(指向结点 p 的下一个结点)、释放结点 p 的空间。
(四)算法的实现
栈的顺序存储代码表示(已给出具体代码的注释):
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // 定义栈结构体
typedef struct {int data[100]; // 存储栈数据的数组int top; // 栈顶指针int bottom; // 栈底指针
} stack;// 创建栈的函数
stack* StackCreate() {// 开辟存储空间stack* p = (stack*)malloc(sizeof(stack));if (p == NULL)return NULL; // 如果内存分配失败,返回NULLp->bottom = -1; // 初始化bottom为-1,表示栈为空p->top = -1; // 初始化top为-1,表示栈为空return p;
}// 入栈函数,在p栈尾插入a
void StackInput(stack* p, int a) {if (p->top < 99) {++(p->top); // 栈顶指针加一p->data[p->top] = a; // 赋值}else {printf("栈的空间不够了!!!\n");}
}// 出栈函数,在p栈尾出栈,并用a来存储
int StackOutput(stack* p, int* a) {if (p->top != -1) { // 如果栈不为空*a = p->data[p->top]; // 赋值(p->top)--; // 栈顶指针减一return 1; // 成功出栈,返回1}return 0; // 栈为空,返回0
}// 打印栈中所有元素的函数
void Print_function(stack* p) {for (int i = p->top; i >= 0; i--) { // 从栈顶到栈底遍历printf("%d ", p->data[i]); // 打印栈中的元素}printf("\n");
}int main() {int a, n, m;stack* p = StackCreate(); // 创建栈if (p == NULL) {printf("内存分配失败!\n");return 1; // 如果创建栈失败,返回1}printf("请输入入栈个数:");scanf("%d", &n); // 读取入栈的元素个数for (int i = 0; i < n; i++) {printf("请输入第%d个数:", i + 1);scanf("%d", &a); // 读取用户输入的数字StackInput(p, a); // 将数字入栈printf("入栈后:\n");Print_function(p); // 打印当前栈的状态}printf("请输入出栈个数:");scanf("%d", &m); // 读取出栈的元素个数for (int i = 0; i < m; i++) {int element;if (StackOutput(p, &element)) { // 将栈顶元素出栈printf("出栈元素: %d\n", element); // 打印出栈的元素}else {printf("栈已空,无法出栈!\n");}}printf("出栈后:\n");Print_function(p); // 打印当前栈的状态free(p); // 释放栈占用的内存return 0;
}
运行结果:
栈的链式存储代码表示(已给出具体代码的注释):
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // 定义链表节点结构体
typedef struct Node {int data; // 存储的数据struct Node* next; // 指向下一个节点的指针
} Node;// 定义栈结构体
typedef struct {Node* top; // 栈顶指针
} stack;
// 创建栈的函数
stack* StackCreate() {stack* p = (stack*)malloc(sizeof(stack));if (p == NULL)return NULL; // 如果内存分配失败,返回NULLp->top = NULL; // 初始化栈顶指针为NULL,表示栈为空return p;
}
// 入栈函数,在p栈顶插入a
void StackInput(stack* p, int a) {Node* new_node = (Node*)malloc(sizeof(Node));if (new_node == NULL) {printf("内存分配失败!\n");return;}new_node->data = a; new_node->next = p->top; // 新节点的next指针指向当前栈顶p->top = new_node; // 更新栈顶指针
}
// 出栈函数,在p栈顶出栈,并用a来存储
int StackOutput(stack* p, int* a) {if (p->top == NULL) { return 0; // 返回0表示失败}Node* temp = p->top; // 临时指针指向栈顶节点*a = temp->data; p->top = temp->next; // 更新栈顶指针free(temp); // 释放栈顶节点的内存return 1; // 成功出栈,返回1
}
// 打印栈中所有元素的函数
void Print_function(stack* p) {Node* current = p->top; // 从栈顶开始遍历while (current != NULL) {printf("%d ", current->data); // 打印栈中的元素current = current->next; // 移动到下一个节点}printf("\n");
}
int main() {int a, n, m;stack* p = StackCreate(); // 创建栈if (p == NULL) {printf("内存分配失败!\n");return 1; // 如果创建栈失败,返回1}printf("请输入入栈个数:");scanf("%d", &n); // 读取入栈的元素个数for (int i = 0; i < n; i++) {printf("请输入第%d个数:", i + 1);scanf("%d", &a); // 读取用户输入的数字StackInput(p, a); // 将数字入栈printf("入栈后:\n");Print_function(p); // 打印当前栈的状态}printf("请输入出栈个数:");scanf("%d", &m); // 读取出栈的元素个数for (int i = 0; i < m; i++) {int element;if (StackOutput(p, &element)) { // 将栈顶元素出栈printf("出栈元素: %d\n", element); // 打印出栈的元素}else {printf("栈已空,无法出栈!\n");}}printf("出栈后:\n");Print_function(p); // 打印当前栈的状态// 释放栈中所有节点的内存Node* current = p->top;while (current != NULL) {Node* temp = current;current = current->next;free(temp);}free(p); // 释放栈结构体的内存return 0;
}
运行结果:
最后。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
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