数据结构基础(6) --顺序栈的设计与实现

简介: 栈是一种只允许在一端进行插入或删除操作的线性表.其特点为:先进后出(FILO)/后进先出(LIFO); 栈 VS.

栈是一种只允许在一端进行插入或删除操作的线性表.其特点为:先进后出(FILO)/后进先出(LIFO);

 

栈 VS. 队列

    栈和队列都是动态集合, 但在栈中, 可以去掉的是最近插入的那一个,:栈实现了一种后进先出(last-in, first-out)的策略;类似的, 在队列中, 可以去掉的元素总是在集合中存在时间最长的那一个:队列实现了先进先出(first-in, first-out)的策略[下一篇我们着重复习队列].

 

栈的示意图:


//顺序栈的实现与解析
template <typename Type>
class MyStack
{
    template <typename T>
    friend ostream &operator<<(std::ostream &os, const MyStack<T> &stack);
public:
    MyStack(int stackCapacity = 16);
    ~MyStack();

    bool isEmpty() const;
    void push(const Type &item);
    void pop() throw (std::range_error);
    const Type &top() const throw(std::range_error);

private:
    Type *m_stack;
    int m_top;
    int m_capacity;
};
template <typename Type>
MyStack<Type>::MyStack(int stackCapacity):m_capacity(stackCapacity)
{
    if (m_capacity < 1)
        throw std::range_error("new size must >= 1");

    //申请内存并构造对象
    m_stack = new Type[m_capacity];
    if (m_stack == NULL)
        throw std::bad_alloc();

    m_top = -1;
}
template <typename Type>
MyStack<Type>::~MyStack()
{
    //析构对象并释放内存
    delete []m_stack;
    m_stack = NULL;
    m_top = -1; //将top指针指向无效
    m_capacity = 0;
}
//全局函数:数组放大/缩小
template <typename Type>
static void changeSize1D(Type *&array, int oldSize, int newSize)
throw (std::range_error, std::bad_alloc)
{
    if (newSize < 0)
        throw std::range_error("new size must >= 0");

    Type *tmp = new Type[newSize];
    if (tmp == NULL)
        throw std::bad_alloc();

    int minSize = std::min(oldSize, newSize);
    std::copy(array, array+minSize, tmp);

    delete []array; //将原数组释放掉
    array = tmp;    //将原指针指向新申请的数组
}

template <typename Type>
void MyStack<Type>::push(const Type &item)
{
    //数组最大容量为m_capacity, 因此数组的最大下标为m_capacity-1
    if (m_top  >= m_capacity-1)
    {
        changeSize1D(m_stack, m_capacity, m_capacity * 2);  //一次扩容2倍
        m_capacity *= 2;
    }
    //将元素插入栈顶
    m_stack[++ m_top] = item;
}
//栈是否为空
template <typename Type>
inline bool MyStack<Type>::isEmpty() const
{
    return -1 == m_top;
}
template <typename Type>
inline const Type &MyStack<Type>::top() const
throw (std::range_error)
{
    if (isEmpty())
        throw std::range_error("stack is empty");

    return m_stack[m_top];  //返回栈顶元素
}
template <typename Type>
inline void MyStack<Type>::pop()
throw (std::range_error)
{
    if (isEmpty())
        throw std::range_error("stack is empty");

    //注意:如果该栈保存的对象类型的元素, 则需要显示调用其析构函数,
    //同时还需要将栈顶指针下移
    m_stack[m_top --].~Type();
}
//输出栈的所有内容,以便测试
template <typename Type>
ostream &operator<<(ostream &os, const MyStack<Type> &stack)
{
    os << stack.m_stack[0];
    for (int i = 1; i <= stack.m_top; ++i)
        os << ' ' << stack.m_stack[i];

    return os;
}

附-测试代码

int main()
{
    MyStack<int> iStack;
    iStack.push(10);
    iStack.push(22);
    iStack.push(15);

    cout << iStack << endl;
    try
    {
        cout << "Top = " << iStack.top() << endl;
        iStack.pop();
        cout << "Top = " << iStack.top() << endl;
        iStack.pop();
        cout << "Top = " << iStack.top() << endl;
        iStack.pop();
        cout << "Top = " << iStack.top() << endl;
    }
    catch (const std::exception &e)
    {
        cout << e.what() << endl;
    }
}

目录
相关文章
|
13天前
|
C语言
【数据结构】栈和队列(c语言实现)(附源码)
本文介绍了栈和队列两种数据结构。栈是一种只能在一端进行插入和删除操作的线性表,遵循“先进后出”原则;队列则在一端插入、另一端删除,遵循“先进先出”原则。文章详细讲解了栈和队列的结构定义、方法声明及实现,并提供了完整的代码示例。栈和队列在实际应用中非常广泛,如二叉树的层序遍历和快速排序的非递归实现等。
86 9
|
3天前
|
存储 算法
非递归实现后序遍历时,如何避免栈溢出?
后序遍历的递归实现和非递归实现各有优缺点,在实际应用中需要根据具体的问题需求、二叉树的特点以及性能和空间的限制等因素来选择合适的实现方式。
12 1
|
6天前
|
存储 算法 Java
数据结构的栈
栈作为一种简单而高效的数据结构,在计算机科学和软件开发中有着广泛的应用。通过合理地使用栈,可以有效地解决许多与数据存储和操作相关的问题。
|
9天前
|
存储 JavaScript 前端开发
执行上下文和执行栈
执行上下文是JavaScript运行代码时的环境,每个执行上下文都有自己的变量对象、作用域链和this值。执行栈用于管理函数调用,每当调用一个函数,就会在栈中添加一个新的执行上下文。
|
11天前
|
存储
系统调用处理程序在内核栈中保存了哪些上下文信息?
【10月更文挑战第29天】系统调用处理程序在内核栈中保存的这些上下文信息对于保证系统调用的正确执行和用户程序的正常恢复至关重要。通过准确地保存和恢复这些信息,操作系统能够实现用户模式和内核模式之间的无缝切换,为用户程序提供稳定、可靠的系统服务。
38 4
|
1月前
|
算法 程序员 索引
数据结构与算法学习七:栈、数组模拟栈、单链表模拟栈、栈应用实例 实现 综合计算器
栈的基本概念、应用场景以及如何使用数组和单链表模拟栈,并展示了如何利用栈和中缀表达式实现一个综合计算器。
28 1
数据结构与算法学习七:栈、数组模拟栈、单链表模拟栈、栈应用实例 实现 综合计算器
|
15天前
|
算法 安全 NoSQL
2024重生之回溯数据结构与算法系列学习之栈和队列精题汇总(10)【无论是王道考研人还是IKUN都能包会的;不然别给我家鸽鸽丢脸好嘛?】
数据结构王道第3章之IKUN和I原达人之数据结构与算法系列学习栈与队列精题详解、数据结构、C++、排序算法、java、动态规划你个小黑子;这都学不会;能不能不要给我家鸽鸽丢脸啊~除了会黑我家鸽鸽还会干嘛?!!!
|
1月前
初步认识栈和队列
初步认识栈和队列
58 10
|
29天前
数据结构(栈与列队)
数据结构(栈与列队)
17 1
|
1月前
|
算法
数据结构与算法二:栈、前缀、中缀、后缀表达式、中缀表达式转换为后缀表达式
这篇文章讲解了栈的基本概念及其应用,并详细介绍了中缀表达式转换为后缀表达式的算法和实现步骤。
43 3

热门文章

最新文章