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C语言 栈的表示和实现详细介绍

2020-01-26 14:22:28
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C语言 栈的表示和实现详细介绍

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。

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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