《C和指標》學習筆記之堆疊

2021-07-25 20:26:19 字數 3388 閱讀 5968

堆疊是一種後進先出(lifo)的資料結構。

基本的堆疊操作通常是進棧push和出棧pop。push是把乙個新值壓入到堆疊的頂部,pop就是把堆疊頂部的值移出堆疊並返回這個值。另外一種堆疊介面提供三個基本操作:push、pop和top。push操作和前面描述的一樣,pop只是把頂部元素從堆疊中移除,並不返回值,而top操作返回棧頂的元素,但不將其移除。第一種pop操作具有移除元素的***,而top操作沒有***,第二種堆疊介面的功能分得更細,每種功能都不帶***,所以第二種介面定義要更好一些。

堆疊的實現方式可以有三種:靜態陣列、動態陣列和鍊錶。如下的定義介面的標頭檔案可用於所有的三種實現方式。

堆疊介面標頭檔案stack.h:

/*

** 乙個堆疊模組的介面

*/#define stack_type int /*堆疊所儲存的值的型別*/

/*** push

** 壓入堆疊

*/void push(stack_type value);

/*** pop

** 彈出堆疊

*/void pop(void);

/*** top

** 返回堆疊頂部元素

*/stack_type top(void);

/*** is_empty

** 判斷堆疊是否為空

*/int is_empty(void);

/*** is_full

** 判斷堆疊是否已滿

*/int is_full(void);

/*** create_stack

** 建立堆疊,引數指定堆疊長度

** 這個函式不用於靜態陣列版本的堆疊

*/void create_stack(size_t size);

/*** destroy_stack

** 銷毀堆疊,釋放所使用的記憶體

** 這個函式不用於靜態陣列版本的堆疊

*/void destroy_stack(void);

在這個介面中,使用者可以根據自己的需要修改堆疊中值的型別stack_type的定義。

/*

** 用乙個靜態陣列實現堆疊

*/#include "stack.h"

#include

#define stack_size 100 /*堆疊長度*/

/*** 儲存堆疊中資料的陣列和指向棧頂的指標

*/static stack_type stack[stack_size];

static

int top_element = -1;

/*** push

*/void push(stack_type value)

/*** pop

*/void pop(void)

/*** top

*/stack_type top(void)

/*** is_empty

*/int is_empty(void)

/*** is_full

*/int is_full(void)

在這個實現中,所有不屬於外部介面的內容都被宣告為static,這是為了防止使用者使用介面之外的其他方式改變堆疊中的值。

靜態陣列實現方式中,堆疊的長度是在編譯之前就確定好的。

/*

** 動態陣列實現堆疊

** 堆疊的長度在建立堆疊的函式被呼叫時給出

*/#include "stack.h"

#include

#include

#include

#include

#include

/*** 用於儲存堆疊元素的陣列和棧頂指標

*/static stack_type *stack;

static size_t stack_size;

static

int top_element = -1;

/*** create_stack

*/void create_stack(size_t size)

/*** destroy_stack

*/void destroy_stack(void)

/*** push

*/void push(stack_type value)

/*** pop

*/void pop(void)

/*** top

*/stack_type top(void)

/*** is_empty

*/int is_empty(void)

/*** is_full

*/int is_full(void)

在進行堆疊操作之前必須先呼叫void create_stack(size_t size)函式建立堆疊,同時指明堆疊長度。堆疊操作結束後需要呼叫void destroy_stack(void)函式釋放記憶體。

/*

** 用單相鍊錶實現堆疊,這個堆疊沒有長度限制

*/#include "stack.h"

#include

#include

#include

#include

#define false 0

/*** 定義乙個結構儲存堆疊元素

*/typedef

struct stack_nodestacknode;

/*** 指向堆疊中第乙個節點的指標

*/static stacknode *stack;

/*** create_stack

*/void create_stack(size_t size)

/*** destroy_stack

*/void destroy_stack(void)

/*** push

*/void push(stack_type value)

/*** pop

*/void pop(void)

/*** top

*/stack_type top(void)

/*** is_empty

*/int is_empty(void)

/*** is_full

*/int is_full(void)

create_stack是個空函式,因為不需要事先申請一定的記憶體,記憶體是隨時要隨時生成。鍊錶實現的堆疊沒有長度限制,所以int is_full(void)函式永遠返回false。

destroy_stack函式連續從堆疊中彈出元素,直到堆疊為空。這裡的彈出元素與上面陣列方式不一樣,這裡是真正的刪除元素,連著該元素的記憶體一起釋放。

[1] kenneth a. reek. c和指標(第二版)[m]. 人民郵電出版社.

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