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栈的表示和实现
阅读量:5948 次
发布时间:2019-06-19

本文共 3023 字,大约阅读时间需要 10 分钟。

基本概念

定义:栈是限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。

栈作为一种数据结构,是一种只能在一端进行插入和删除操作的特殊线性表。它按照先进后出的原则存储数据,先进入的数据被 压入栈底,最后的数据在栈顶,需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据(最后一个数据被第一个读出来)。栈具有记忆作用,对栈的插入与删除操作中,不需要改变 栈底指针。

栈是允许在同一端进行插入和删除操作的特殊线性表。允许进行插入和删除操作的一端称为栈顶(top),另一端为栈底(bottom);栈底固定,而栈顶浮动;栈中元素个数为零时称为空栈。插入一般称为进栈(PUSH),删除则称为退栈(POP)。栈也称为后进先出表。

以上定义是在经典计算机科学中的解释。

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在计算机系统中,栈则是一个具有以上属性的动态内存区域。程序可以将数据压入栈中,也可以将数据从栈顶弹出。在i386机器中,栈顶由称为esp的寄存器进行定位。压栈的操作使得栈顶的地址减小,弹出的操作使得栈顶的地址增大。

栈在程序的运行中有着举足轻重的作用。最重要的是栈保存了一个函数调用时所需要的维护信息,这常常称之为堆栈帧或者活动记录。堆栈帧一般包含如下几方面的信息:

1.函数的返回地址和参数

2.临时变量:包括函数的非静态局部变量以及编译器自动生成的其他临时变量

实现

#define STACK_INIT_SIZE 10 /* 存储空间初始分配量 */ #define STACKINCREMENT 2 /* 存储空间分配增量 */ typedef struct SqStack {   SElemType *base; /* 在栈构造之前和销毁之后,base的值为NULL */   SElemType *top; /* 栈顶指针 */   int stacksize; /* 当前已分配的存储空间,以元素为单位 */ }SqStack; /* 顺序栈 */
Status InitStack(SqStack *S) { /* 构造一个空栈S */   (*S).base=(SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));   if(!(*S).base)     exit(OVERFLOW); /* 存储分配失败 */   (*S).top=(*S).base;   (*S).stacksize=STACK_INIT_SIZE;   return OK; } Status DestroyStack(SqStack *S) { /* 销毁栈S,S不再存在 */   free((*S).base);   (*S).base=NULL;   (*S).top=NULL;   (*S).stacksize=0;   return OK; } Status ClearStack(SqStack *S) { /* 把S置为空栈 */   (*S).top=(*S).base;   return OK; } Status StackEmpty(SqStack S) { /* 若栈S为空栈,则返回TRUE,否则返回FALSE */   if(S.top==S.base)     return TRUE;   else     return FALSE; } int StackLength(SqStack S) { /* 返回S的元素个数,即栈的长度 */   return S.top-S.base; } Status GetTop(SqStack S,SElemType *e) { /* 若栈不空,则用e返回S的栈顶元素,并返回OK;否则返回ERROR */   if(S.top>S.base)   {     *e=*(S.top-1);     return OK;   }   else     return ERROR; } Status Push(SqStack *S,SElemType e) { /* 插入元素e为新的栈顶元素 */   if((*S).top-(*S).base>=(*S).stacksize) /* 栈满,追加存储空间 */   {     (*S).base=(SElemType *)realloc((*S).base,((*S).stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(SElemType));     if(!(*S).base)       exit(OVERFLOW); /* 存储分配失败 */     (*S).top=(*S).base+(*S).stacksize;     (*S).stacksize+=STACKINCREMENT;   }   *((*S).top)++=e;   return OK; } Status Pop(SqStack *S,SElemType *e) { /* 若栈不空,则删除S的栈顶元素,用e返回其值,并返回OK;否则返回ERROR */   if((*S).top==(*S).base)     return ERROR;   *e=*--(*S).top;   return OK; } Status StackTraverse(SqStack S,Status(*visit)(SElemType)) { /* 从栈底到栈顶依次对栈中每个元素调用函数visit()。 */   /* 一旦visit()失败,则操作失败 */   while(S.top>S.base)     visit(*S.base++);   printf("\n");   return OK; }
#include"c1.h" typedef int SElemType; /* 定义栈元素类型,此句要在c3-1.h的前面 */ #include"c3-1.h" #include"bo3-1.c" Status visit(SElemType c) {   printf("%d ",c);   return OK; } void main() {   int j;   SqStack s;   SElemType e;   if(InitStack(&s)==OK)     for(j=1;j<=12;j++)       Push(&s,j);   printf("栈中元素依次为:");   StackTraverse(s,visit);   Pop(&s,&e);   printf("弹出的栈顶元素 e=%d\n",e);   printf("栈空否:%d(1:空 0:否)\n",StackEmpty(s));   GetTop(s,&e);   printf("栈顶元素 e=%d 栈的长度为%d\n",e,StackLength(s));   ClearStack(&s);   printf("清空栈后,栈空否:%d(1:空 0:否)\n",StackEmpty(s));   DestroyStack(&s);   printf("销毁栈后,s.top=%u s.base=%u s.stacksize=%d\n",s.top,s.base, s.stacksize); }
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