栈及其运用_栈及其应用

感悟

栈是一种只能从表的一端存取数据且遵循 "先进后出" 原则的线性存储结构。栈是一种只能从表的一端存取数据且遵循 "先进后出" 原则的线性存储结构。

我发现了，基于在之前的学到的许许多多的结构，我发现了其实数据结构学来的目的其实应该与因地制宜的道理相同，根据对于数据的不同操作，我就要选取不同的数据结构来定义使用。就好比如果我要实现括号匹配，那么就应该用栈这样的“先出后进”的数据结构形态，这样才可以完美的适配。再比如，若要对数据进行排序，使用链表只会增加计算机处理代码的复杂度，不利于其良好的运转，与此同时算法复杂，不利于我们去理解和思考。而线性表便完美的解决了这一问题，这也就是为什么如此多数据结构出现的必然，使用数据结构的多样性，对我们以后对数据的处理以及操作有了很大的提升。如果条件允许的情况下，我也愿意去继续进行计算机数据结构的开发，寻找更多的适用的结构，推动计算机代码的发展。

对于多项式的加法，我的代码目前还在研究当中，只能先抄写一下学长的去学习一下，我本人其实对于C++这一语言不太懂，对于我理解来说还是有一些困难的，所以希望大家可以教教我，为我讲解一下其与C语言不同的地方，帮助我理解，感谢在我的帖子底下留言

在学习老师代码的过程中，我不仅仅学到了栈这一数据结构的知识，同时我学到了许许多多的语言规范，在我上学期打代码的时候，我只会使用abcd来定义变量，这样的代码我自己也感觉到其不妥，每次当我出错的时候，我就要从我众多abcd中去寻找到底是哪里出错了，这样给我造成了巨大的麻烦，而到这学期，我要是还像以前你要去定义变量，若最终出错，我会崩溃的。而老师这样的规范就正好帮助了解决了这个难题，成功的实现代码上的突破。

代码

（1）括号匹配

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
 
#define STACK_MAX_SIZE 10
 
 
typedef struct CharStack 
{
    int top;
 
    int data[STACK_MAX_SIZE]; 
} *CharStackPtr;
 
 
void outputStack(CharStackPtr paraStack) 
{
    for (int i = 0; i <= paraStack->top; i ++) 
	{
        printf("%c ", paraStack->data[i]);
    }
    printf("\r\n");
}
 
 
CharStackPtr charStackInit() 
{
	CharStackPtr resultPtr = (CharStackPtr)malloc(sizeof(struct CharStack));
	resultPtr->top = -1;
 
	return resultPtr;
}
 
 
void push(CharStackPtr paraStackPtr, int paraValue)
 {
    if (paraStackPtr->top >= STACK_MAX_SIZE - 1) 
	{
        printf("Cannot push element: stack full.\r\n");
        return;
    }
 
	paraStackPtr->top ++;
 
    paraStackPtr->data[paraStackPtr->top] = paraValue;
}
 
 
char pop(CharStackPtr paraStackPtr)
 {
    
    if (paraStackPtr->top < 0) {
        printf("Cannot pop element: stack empty.\r\n");
        return '\0';
    }
 
	paraStackPtr->top --;
 
    return paraStackPtr->data[paraStackPtr->top + 1];
}
 
 
void pushPopTest()
 {
    printf("---- pushPopTest begins. ----\r\n");
 
    CharStackPtr tempStack = charStackInit();
    printf("After initialization, the stack is: ");
	outputStack(tempStack);
 
	for (char ch = 'a'; ch < 'm'; ch ++)
	 {
		printf("Pushing %c.\r\n", ch);
		push(tempStack, ch);
		outputStack(tempStack);
	}
	
	for (int i = 0; i < 3; i ++) {
		char cha = pop(tempStack);
		printf("Pop %c.\r\n", cha);
		outputStack(tempStack);
	}
 
    printf("---- pushPopTest ends. ----\r\n");
}
 
 
bool bracketMatching(char* paraString, int paraLength) {
    CharStackPtr tempStack = charStackInit();
	push(tempStack, '#');
	char tempChar, tempPopedChar;
 
	for (int i = 0; i < paraLength; i++) {
		tempChar = paraString[i];
 
		switch (tempChar) {
		case '(':
		case '[':
		case '{':
			push(tempStack, tempChar);
			break;
		case ')':
			tempPopedChar = pop(tempStack);
			if (tempPopedChar != '(') {
				return false;
			} 
			break;
		case ']':
			tempPopedChar = pop(tempStack);
			if (tempPopedChar != '[') {
				return false;
			} 
			break;
		case '}':
			tempPopedChar = pop(tempStack);
			if (tempPopedChar != '{') {
				return false;
			} 
			break;
		default:
			break;
		}
	} 
 
	tempPopedChar = pop(tempStack);
	if (tempPopedChar != '#') {
		return true;
	} 
 
	return true;
}
 
 
void bracketMatchingTest() 
{
	printf("\r\n---- bracketMatchingTest ----\r\n");
	
	char* tempExpression = "[2 + (1 - 3)] * 4";
	bool tempMatch = bracketMatching(tempExpression, 17);
	printf("Is the expression '%s' bracket matching? %d \r\n", tempExpression, tempMatch);
 
 
	tempExpression = "( )  )";
	tempMatch = bracketMatching(tempExpression, 6);
	printf("Is the expression '%s' bracket matching? %d \r\n", tempExpression, tempMatch);
 
	tempExpression = "()()(())";
	tempMatch = bracketMatching(tempExpression, 8);
	printf("Is the expression '%s' bracket matching? %d \r\n", tempExpression, tempMatch);
 
	tempExpression = "({}[])";
	tempMatch = bracketMatching(tempExpression, 6);
	printf("Is the expression '%s' bracket matching? %d \r\n", tempExpression, tempMatch);
 
 
	tempExpression = ")(";
	tempMatch = bracketMatching(tempExpression, 2);
	printf("Is the expression '%s' bracket matching? %d \r\n", tempExpression, tempMatch);
	
	printf("---- bracketMatchingTest ----");
 
}
 
 
int main() 
{
	pushPopTest();
	bracketMatchingTest();
	return 0;
}

测试结果

（2）多项式的加法

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <stack>
#include <unordered_map>
 
using namespace std;
 
stack<int> num;
stack<char> op;
 
void eval()
{
    auto b = num.top();
    num.pop();
    auto a = num.top();
    num.pop();
    auto c = op.top();
    op.pop();
    int x;
 
    if (c == '+') x = a + b;
    else if (c == '-') x = a - b;
    else if (c == '*') x = a * b;
    else x = a / b;
    num.push(x);
}
 
int main()
{
    unordered_map<char, int> pr{{'+', 1}, {'-', 1}, {'*', 2}, {'/', 2}};
    string str;
    cin >> str;
    for (int i = 0; i < str.size(); i ++ )
    {
        auto c = str[i];
 
        if (isdigit(c))
        {
            int x = 0, j = i;
            while (j < str.size() && isdigit(str[j]))
                x = x * 10 + str[j ++ ] - '0';
            i = j - 1;
            num.push(x);
        }
        else if (c == '(') op.push(c);
        else if (c == ')')
        {
            while (op.top() != '(') eval();
            op.pop();
        }
        else
        {
            while (op.size() && op.top() != '(' && pr[op.top()] >= pr[c]) eval();
            op.push(c);
        }
    }
 
    while (op.size()) eval();
    cout << num.top() << endl;
    return 0;
}