1.堆栈算法
堆栈是一种抽象数据类型(ADT)，通常用于大多数编程语言。它被命名为堆栈，因为它的行为类似于真实世界的堆栈，例如 - 一副牌或一堆盘子等。
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真实世界的堆栈仅允许在一端进行操作。例如，我们只能从堆叠顶部放置或移除卡或板。同样，Stack ADT仅允许一端的所有数据操作。在任何给定时间，我们只能访问堆栈的顶部元素。
此功能使其成为LIFO数据结构。LIFO代表Last-in-first-out。这里，首先访问最后放置(插入或添加)的元素。在堆栈术语中，插入操作称为 PUSH 操作，删除操作称为 POP 操作。
堆栈表示
下图描绘了一个堆栈及其操作 -
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堆栈可以通过数组，结构，指针和链接列表来实现。堆栈可以是固定大小的堆栈，也可以具有动态调整大小的感觉。在这里，我们将使用数组实现堆栈，这使得它成为固定大小的堆栈实现。
基本操作
堆栈操作可能涉及初始化堆栈，使用它然后取消初始化。除了这些基本内容之外，堆栈还用于以下两个主要操作 -
- push() - 在堆栈上推送(存储)一个元素。
- pop() - 从堆栈中删除(访问)一个元素。
当数据被推入堆栈时。
要有效地使用堆栈，我们还需要检查堆栈的状态。出于同样的目的，将以下功能添加到堆栈中 -
- peek() - 获取堆栈的顶部数据元素，而不删除它。
- isFull() - 检查堆栈是否已满。
- isEmpty() - 检查堆栈是否为空。
在任何时候，我们都维护指向堆栈上最后一个PUSHed数据的指针。由于此指针始终表示堆栈的顶部，因此命名为 top 。的 顶部 指针提供栈顶部的值，而无需实际删除它。
首先，我们应该了解支持堆栈功能的过程
窥视()
peek()函数的算法
begin procedure peek return stack[top] end procedure
用C编程语言实现peek()函数
例
int peek() { return stack[top]; }
已满()
isfull()函数的算法
begin procedure isfull if top equals to MAXSIZE return true else return false endif end procedure
在C编程语言中实现isfull()函数
例
bool isfull() { if(top == MAXSIZE) return true; else return false; }
是空的()
isempty()函数的算法
begin procedure isempty if top less than 1 return true else return false endif end procedure
在C编程语言中实现isempty()函数略有不同。我们将top初始化为-1，因为数组中的索引从0开始。因此我们检查top是否低于零或-1以确定堆栈是否为空。这是代码
例
bool isempty() { if(top == -1) return true; else return false; }
推动操作
将新数据元素放入堆栈的过程称为推送操作。推送操作涉及一系列步骤 -
- 第1步 - 检查堆栈是否已满。
- 步骤2 - 如果堆栈已满，则产生错误并退出。
- 步骤3 - 如果堆栈未满，则 从上到下 增加下一个空白区域。
- 第4步 - 将数据元素添加到堆栈位置，top指向该位置。
- 第5步 - 返回成功。
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如果链表用于实现堆栈，那么在步骤3中，我们需要动态分配空间。
PUSH操作的算法
推送操作的简单算法可以推导如下
begin procedure push: stack, data if stack is full return null endif top ← top + 1 stack[top] ← data end procedure
在C中实现这个算法非常容易。请参阅以下代码 -
例
void push(int data) { if(!isFull()) { top = top + 1; stack[top] = data; } else { printf("Could not insert data, Stack is full.\n"); } }
流行操作
从堆栈中删除内容时访问内容称为弹出操作。在pop()操作的数组实现中，实际上并未移除数据元素，而是将 top 递减到堆栈中的较低位置以指向下一个值。但是在链表实现中，pop()实际上删除了数据元素并释放了内存空间。
Pop操作可能涉及以下步骤 -
- 第1步 - 检查堆栈是否为空。
- 第2步 - 如果堆栈为空，则产生错误并退出。
- 步骤3 - 如果堆栈不为空，则访问 top 指向的数据元素。
- 第4步 - 将top的值减1。
- 第5步 - 返回成功。
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流行操作算法
一个简单的Pop操作算法可以推导如下
begin procedure pop: stack if stack is empty return null endif data ← stack[top] top ← top - 1 return data end procedure
在C中实现该算法如下
实例
int pop(int data) { if(!isempty()) { data = stack[top]; top = top - 1; return data; } else { printf("Could not retrieve data, Stack is empty.\n"); } }
