《数据结构与算法分析——C语言描述》ADT实现(NO.01) : 栈(Stack)

这次的数据结构是一种特殊的线性表:栈(Stack)

栈的特点是后入先出(LIFO),可见的只有栈顶的一个元素。

栈在程序中的地位非常重要,其中最重要的应用就是函数的调用。每次函数调用时都会创建该函数的一个“活动记录”( Activation Record ,或称作“帧”( Frame ))压入运行时堆栈中,用于保存函数的参数,返回值,返回指令地址,返回活动记录地址,局部变量等内容。当然,在高级语言中我们不需要手动完成这一工作,学习汇编语言时会体会到其真正过程。

下面给出笔者对于堆栈的两种实现。首先是顺序(数组)存储实现:

// Stack.h

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct StackRecord;
typedef struct StackRecord *Stack;

int IsEmpty(Stack S);
int IsFull(Stack S);
Stack CreateStack(int MaxElements);
void DisposeStack(Stack S);
void MakeEmpty(Stack S);
void Push(ElementType X, Stack S);
ElementType Top(Stack S);
void Pop(Stack S);
ElementType TopAndPop(Stack S);

  

// Stack.c

#include "Stack.h"

struct StackRecord{
    int Capacity;
    int TopOfStack;
    ElementType *Array;
};

int IsEmpty(Stack S)
{
    return S->TopOfStack == -1;
}

int IsFull(Stack S)
{
    return S->TopOfStack == S->Capacity - 1;
}

Stack CreateStack(int MaxElements)
{
    Stack ret;
    if((ret = (Stack)malloc(sizeof(struct StackRecord))) != NULL)
    {
        ret->TopOfStack = -1;
        ret->Capacity = MaxElements;
        if((ret->Array = (ElementType*)malloc(MaxElements * sizeof(ElementType))) != NULL)
            return ret;
        free(ret);
    }
    printf("Error! Out of memory! \n");
    return NULL;
}

void DisposeStack(Stack S)
{
    if(S)
    {
        free(S->Array);
        free(S);
    }
}

void MakeEmpty(Stack S)
{
    S->TopOfStack = -1;
}

void Push(ElementType X, Stack S)
{
    if(IsFull(S))
    {
        printf("Error! The stack is full! \n");
        return;
    }
    (S->Array)[++(S->TopOfStack)] = X;
}

ElementType Top(Stack S)
{
    if(IsEmpty(S))
    {
        printf("Error! The stack is empty! \n");
        return 0;
    }
    return (S->Array)[(S->TopOfStack)];
}

void Pop(Stack S)
{
    if(IsEmpty(S))
    {
        printf("Error! The stack is empty! \n");
        return;
    }
    S->TopOfStack -= 1;
}

ElementType TopAndPop(Stack S)
{
    if(IsEmpty(S))
    {
        printf("Error! The stack is empty! \n");
        return 0;
    }
    return (S->Array)[(S->TopOfStack)--];
}

  

接下来是链式存储实现:

// Stack.h

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct _Node;
typedef struct _Node Node;
typedef Node *PtrToNode;
typedef PtrToNode Stack;

int IsEmpty(Stack S);
Stack CreateStack();
void DisposeStack(Stack S);
void MakeEmpty(Stack S);
void Push(ElementType X, Stack S);
ElementType Top(Stack S);
void Pop(Stack S);

  

// Stack.c

#include "Stack.h"

struct _Node
{
    ElementType Element;
    struct _Node *Next;
};

void print(Stack S)
{
    for (PtrToNode p = S->Next; p; p = p->Next)
    {
        printf("%d ", p->Element);
    }
    printf("\n");
}

int main()
{
    Stack s = CreateStack();
    print(s);
    Pop(s);
    printf("%d", Top(s));
    Push(2, s);
    Push(3, s);
    Push(5, s);
    print(s);
    Pop(s);
    print(s);
    MakeEmpty(s);
    print(s);
    DisposeStack(s);
    getchar();
    getchar();
}

int IsEmpty(Stack S)
{
    return S->Next == NULL;
}

Stack CreateStack()
{
    Stack ret;
    if ((ret = (Stack)malloc(sizeof(Node))) != NULL)
    {
        ret->Next = NULL;
        return ret;
    }
    printf("Error! Out of memory! \n");
    return 0;
}

void DisposeStack(Stack S)
{
    PtrToNode p = S;
    while (S != NULL)
    {
        S = S->Next;
        free(p);
        p = S;
    }
}

void MakeEmpty(Stack S)
{
    if (S == NULL)
    {
        printf("Error! It‘s not a Stack!\n");
        return;
    }
    while (!IsEmpty(S))
        Pop(S);
}

void Push(ElementType X, Stack S)
{
    PtrToNode t;
    if ((t = (PtrToNode)malloc(sizeof(Node))) != NULL)
    {
        t->Element = X;
        t->Next = S->Next;
        S->Next = t;
        return;
    }
    printf("Error! Out of memory! \n");
}

ElementType Top(Stack S)
{
    if (S->Next == NULL)
    {
        printf("Error! The stack is empty! \n");
        return 0;
    }
    return S->Next->Element;
}

void Pop(Stack S)
{
    PtrToNode p = S->Next;
    if (p == NULL)
    {
        printf("Error! The stack is empty! \n");
        return;
    }
    S->Next = p->Next;
    free(p);
}

 以上就是堆栈的两种实现。由于较为简单,不再给出测试样例。

原文地址:https://www.cnblogs.com/DrChuan/p/11279727.html

时间: 2024-08-04 23:59:42

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