数据结构：栈的实现及应用场景_顺序栈和链栈的使用场景有哪些

目录

 

一、栈

二、顺序栈的实现

​​​​​​三、链式栈的实现

四、栈的应用场景

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一、栈

栈限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。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。

栈所需要的一般功能：

• 初始化栈
• 栈是否为空（栈是否为满）
• 入栈
• 出栈
• 遍历栈
• 清空栈

栈的分类：

• 顺序栈：存储核心是数组，在初始化就需要决定开辟栈空间的大小，在操作的时候需要注意栈空间是否有空余。
• 链式栈：存储核心是链表，可以任意进行入栈与出栈操作

• 个人对数据结构的一点理解

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二、顺序栈的实现

• 栈的定义

/*栈的定义*/
typedef struct stack
{
	int *stack;//指向栈空间
	int size;//栈空间大小
	int top;//栈顶
 
}stack, *stack_p;

• 初始化

/*初始化栈操作，n为需要开辟的空间*/
*stack_p init_stack(int n)
{
	stack_p sp = malloc(sizeof(stack));//堆空间
	if(sp == NULL)
	{
		printf("malloc failed\n");
		return sp;
	}
 
	sp->stack = calloc(n, sizeof(int));//分配n块数据
	sp->size = n;//n块数据域
	sp->top = -1;//没有存放任何数据 此时 栈顶=栈底
	
	return sp;
}

• 判断是否为空栈 与 是否为满栈

/*判断栈是否为空*/
bool isEmpty(stack_p sp)
{
	return sp->top == -1; 
}
/*判断栈是否存放满数据*/
bool isFull(stack_p sp)
{
	return sp->top >= sp->size -1;
}

• 入栈

/*入栈操作, 参数为需要入栈的数据, 以及对应存放的栈*/
bool push(int data, stack_p sp)
{
	if(isFull(sp))//入栈前，判断栈空间是否满了
	{
		printf("stack is full of data\n");
		return false;
	}
 
	sp->top++;
	sp->stack[sp->top] = data;
 
	re

• 出栈

/*出栈操作*/
bool pop(int *data, stack_p sp)
{
	if(isEmpty(sp))//出站前，判断栈空间是否为空
	{
		printf("stack is empty\n");
		return false;
	}
 
	*data = sp->stack[sp->top];//先取值
	sp->top--;//栈顶往栈底方向移动
 
	return true;
}

• 遍历栈 与 清空栈

/*显示栈空间中存放的数据*/
void showStackData(stack_p sp)
{
	if(isEmpty(sp))//显示前，判断栈是否为空
	{
		printf("sp is empty\n");
		return;
	}
 
	int pos;
	for(pos=0; pos<=sp->top; pos++)
	{
		printf("%d\t", sp->stack[pos]);
	}
}
/*清空栈*/
void clearStack(stack_p sp)
{
	free(sp->stack);
}

​​​​​​三、链式栈的实现

• 栈的定义与栈节点的定义

/*定义栈存储节点 以及 栈(栈顶与栈底指针)*/
typedef struct stack_Node
{
	int data;
	struct stack_Node *next;
}stackNode,*stackNode_p;
 
typedef struct stack
{
	stackNode_p top;//栈顶
	int size;//有多少个节点
 
}stack,*stack_p;

• 栈的初始化

/*初始化栈*/
stack_p init_stack()
{	
	stack_p sp = malloc(sizeof( stack));
	if (sp != NULL)
	{
		sp->top = NULL;
		sp->size = 0;
	}
 
	return sp;
}

• 判断栈是否为空

/*判断栈是否为空*/
bool isEmpty(stack_p sp)
{
	return sp->size == 0;
}

• 入栈

/*
	入栈：输入需要入栈的数据
	（包含给对应数据创建栈存储节点,不含头结点）
*/
void push(int data, stack_p sp)
{
	//创建栈存储节点存放数据
	stackNode_p new = malloc(sizeof(stackNode));
	if(new != NULL)
	{
		new->data = data;
 
		//入栈处理
		new->next = sp->top;
		sp->top = new;
		sp->size++;
	}
}

• 出栈

/*出栈*/
bool pop(stack_p sp)
{
	//判断栈是否为空
	if (isEmpty(sp))
	{
		printf("stack is empty\n");
		return false;
	}
 
	//出栈
	stackNode_p stNode_p = sp->top;
	sp->top = sp->top->next;
	sp->size--;
 
	//释放空间
	free(stNode_p);
 
	return true;
}

• 遍历栈

/*遍历栈*/
void showStack(stack_p sp)
{
	//判断栈是否为空
	if (isEmpty(sp))
	{
		printf("stack is empty\n");
		return;
	}
 
	//从栈顶一直打印到栈底
	int pos;
	stackNode_p tmp = sp->top;
	for(pos=0; pos<sp->size; pos++)
	{
		printf("%d\t", tmp->data);
		tmp = tmp->next;
	}
}

• 清空栈

/*清空栈*/
bool clearStack(stack_p sp)
{
	if (isEmpty(sp))
	{
		printf("stack is empty\n");
		return false;
	}
 
	int pos;
	int size = sp->size;//记录栈中总数量
	stackNode_p tmp;
	for(pos=0; pos<size; pos++)
	{
		//存储栈顶节点
		tmp = sp->top;
 
		//指向下一数据
		sp->top = tmp->next;
		sp->size--;
 
		//释放数据
		free(tmp);
	}
 
	return true;
}

四、栈的应用场景

1、数制转换

int main(int argc, char const *argv[])
{
	int data;
	int tmp;
	stack_p sp = init_stack();
 
	//输入需要转换进制的数值
	printf("请输入需要转换成8进制数的10进制数值\n");
	scanf("%d",&data);
 
	while(data >0)
	{
		push(data%8,sp);//余数入栈
		data/=8;
	}
 
	while(1)
	{
		if (pop(&tmp,sp) != false)
		{
			printf("%d\t", tmp);
		}
		else break;
	}
 
	return 0;
}

结果：

2、括号匹配

int main(int argc, char const *argv[])
{
	char data;
	char tmp_data;
	stack_p sp = init_stack();
 
	while(1)
	{
		printf("请输入需要入栈的括号\n");
		data = getchar();
		getchar();//吸收回车号
		switch(data)
		{
			//如果为左括号与左花括号则入栈
			case '(':
			case '{':
				push(data,sp);
				showStack(sp);
				break;
			case ')':
			case '}':
				pop(&tmp_data,sp);//当输入为右括号或者右花括号则出栈对比
				showStack(sp);
				if(data == ')')//将括号反转进行对比
					data = '(';
				else if (data == '}')
					data = '{';
 
				if (data == tmp_data)		
					printf("匹配成功\n");
				else
					printf("匹配失败\n");	
				break;
		}
		printf("\n");
	}
	return 0;
}

 测试结果：

3、行编辑程序

• 待补充

4、迷宫求解

• 待补充

5、表达式求值

• 待补充

6、运算符优先级

• 待补充

7、递归

• 待补充