資料結構(C語言描述)棧

2021-10-22 02:58:53 字數 3335 閱讀 7759

棧是一種特殊的表,這種表只在表首進行插入和刪除操作。因此,表首對棧來說具有特殊的意義,稱為棧頂。表尾稱為棧底。不含任何元素的棧稱為空棧。

假設乙個棧s中的元素為a(n),a(n-1),…,a(1),則稱a(1)為棧底元素,a(n)為棧頂元素。棧中元素按a(1),a(2),……,a(n)的次序進棧。在任何時候,出棧的元素都是棧頂元素。換句話說,棧的修改是按後進先出的原則進行的。因此,棧又稱為後進先出(last in first out) 表, 簡稱為lifo表

棧也是乙個抽象資料型別。常用的棧運算如下。

(1) stackempty(s):測試棧s是否為空。

(2) stackfull(s) :測試棧s是否已滿。

(3) stacktop(s) :返回棧s的棧頂元素。

(4) push(x, s) :在棧s的棧頂插入元素x, 簡稱為將元素x入棧。

(5) pop(s) :刪除並返回棧s的棧頂元素, 簡稱為拋棧。

棧的應用非常廣泛, 只要問題滿足lifo原則, 就可以使用棧。

用乙個陣列data儲存棧元素時,棧底固定在陣列的底部,即data[0]為最早入棧的元素,並讓棧向陣列上方(下標增大的方向)擴充套件。

stack定義如下。

typedef

struct astack *stack;

//棧指標型別

typedef

struct astack;

//棧結構

int top,

//棧頂

maxtop;

//棧空間上界

stackitem *data;

//儲存棧元素的陣列

}sstack;

棧元素儲存在陣列data中,用top指向當前棧頂位置,棧頂元素儲存在data[top]中,棧的容量為maxtop。

將棧元素的型別定義為int。

typedef

int stackitem;

//棧元素型別int

typedef stackitem *addr;

//棧元素指標型別

建立乙個容量為size的空棧。

stack stackinit

(int size)

當top=-1時當前棧為空棧。

int

stackempty

(stack s)

當top=maxtop時當前棧滿。

int

stackfull

(stack s)

棧頂元素儲存在data[top]中。

stackitem stacktop

(stack s)

新棧頂元素x應儲存在data[top+1]中。

void

push

(stackitem x,stack s)

刪除棧頂元素後,新棧頂元素在data[top-1]中。

stackitem pop

(stack s)

由於陣列data是動態分配的,在使用結束時應由stackfree釋放分配給data的空間,以免產生記憶體洩漏。

void

stackfree

(stack s)

在一些演算法中使用棧時,常需要同時使用多個棧。為了使每個棧在演算法執行過程中不會溢位,通常要為每個棧預置乙個較大的棧空間。但做到這一點並不容易,因為各個棧在演算法執行過程中實際所用的最大空間很難估計。另一方面,各個棧的實際大小在演算法執行過程中不斷變化,經常會發生其中乙個棧滿,而另乙個棧空的情形。

]假設讓程式中的兩個棧共享乙個陣列data[0:n] 。利用棧底位置不變的特性,可以將兩個棧的棧底分別設在陣列data的兩端,然後各自向陣列data的中間伸展。這兩個棧的棧頂初值分別為0和n,當兩個棧的棧頂相遇時才可能發生上溢。由於兩個棧之間可以互補餘缺,每個棧實際可用的最大空間往往大於n/2。

共享同一陣列空間的兩個棧

用指標實現棧,稱為鏈棧,如下圖。

//棧結點指標型別

typedef

struct snodestacknode;

slink newstacknode()

其資料成員element儲存棧元素,next是指向下乙個結點的指標,函式newstacknode()建立乙個新結點。

typedef

struct lstack *stack;

//棧指標型別

typedef

struct lstacklstack;

top是指向棧頂結點的指標。

函式stackinit()將top置為空指標,建立乙個空棧。

stack stackinit()

檢測指向棧頂的指標top是否為空指標。

int

stackempty

(stack s)

返回棧s的棧頂結點中的元素。

stackitem stacktop

(stack s)

函式push(x,s)先為元素x建立乙個新結點,然後修改s的棧結點指標top使新結點成為新棧頂結點。

void

push

(stackitem x,stack s)

函式pop(s)先將s的棧頂元素存於x中,然後修改棧頂指標使其指向棧頂元素的下乙個元素,從而刪除棧頂元素,最後返回x。

stackitem pop

(stack s)

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