1、栈的定义
栈就是只能在一端插入和删除数据的链表,这个端就叫做栈顶(top),最后一个添加的数据第一个被删除。因此,这也叫后进先出(LAST IN FIRST OUT)链表或是先进后出链表(FIRST IN LAST OUT)。
栈储存的图像表示:
2、栈的基本操作
对于栈有两种操作:
- 进栈指令(PUSH):在栈中现有元素顶部添加一个元素,新加入的元素变为最顶端的元素。
- 出栈指令(POP):取出栈顶元素,删除栈中的这个元素。
3、栈的基础经典算法
1.进栈(PUSH)算法
①若TOP≥n时,则给出溢出信息,作出错处理(进栈前首先检查栈是否已满,满则溢出;不满则作②);
②置TOP=TOP+1(栈指针加1,指向进栈地址);
③S(TOP)=X,结束(X为新进栈的元素);
2.退栈(POP)算法
①若TOP≤0,则给出下溢信息,作出错处理(退栈前先检查是否已为空栈, 空则下溢;不空则作②);
②X=S(TOP),(退栈后的元素赋给X):
③TOP=TOP-1,结束(栈指针减1,指向栈顶)。
顺序栈的储存实现
#include <iostream>
#define MAXSIZE 100 //定义最大空间
#define ElemType int //定义数据类型
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define OVERFLOW -1
using namespace std;
typedef struct SNode *Stack;
struct SNode{
ElemType Data[MAXSIZE]; //定义栈的空间
int top; //指示栈顶的位置
};
顺序栈的入栈实现
void Push(Stack Ptrs, ElemType item){
if(Ptrs->top == MAXSIZE-1) //栈满
cout << "Data overflow";
else{
Ptrs->Data[++(Ptrs->top)] = item; //先使top上移一位,再赋值
//也可以写成
//Ptrs->top++;
//Ptrs->Data[Ptrs->top] = item;
}
}
顺序栈的出栈实现
ElemType Pop(Stack Ptrs){
if(Ptrs->top == -1){ //栈空
cout << "No data";
return ERROR;
}
else{
return (Ptrs->Data[Ptrs->top--]); //先抛出top的值,再使top-1
}
}
4、共享栈——一个数组存放两个栈
这是一种合理使用空间的方法,使数组空间不被浪费太多
共享栈的定义:
利用栈底位置相对不变的特性,可以让两个顺序栈共享一个一维数据空间,将两个栈的栈底分别设置在共享空间的两端,两个栈顶向共享空间的中间延伸。
其图示为:
(图片来自网络,侵删)
共享栈的储存实现
#include <iostream>
#define MAXSIZE 100 //定义最大空间
#define ElemType int //定义数据类型
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define OVERFLOW -1
using namespace std;
typedef struct DoubleStack DS
struct DoubleStack{
ElemType Data[MAXSIZE];
int top1; //定义第一个栈的头位置
int top2; //定义第二个栈的头位置
};
DS->top1 = -1;
DS->top2 = MAXSIZE;
共享栈的入栈实现
void Push(DS Ptrs, ElemType item, int flag){
//flag用于区分栈1和栈2
if(Ptrs->top1 - Ptrs->top2 == 1) //栈满
cout << "Data overflow";
if(flag == 1) //向栈1输入
Ptrs->Data[++(Ptrs->top1)] = item;
else if(flag == 2) //向栈2输入
Ptrs->Data[--(Ptrs->top2)] = item;
}
共享栈的出栈实现
ElemType Pop(DS Ptrs, int flag){
if(flag == 1){ //判断为栈1
if(Ptrs->top1 == -1){ //栈空
cout << "No data";
return nullptr;
}
else
return Ptrs->Data[(Ptrs->top1)--];
}
else if(flag == 2){ //判断为栈2
if(Ptrs->top2 == MAXSIZE){ //栈空
cout << "No data";
return nullptr;
}
else
return Ptrs->Data[(Ptrs->top1)++];
}
}
5、链式栈
链式栈不需要预先分配容量,也无需增加容量,但是需要链表的首位作为top(栈的顶端元素)
其图示为:
(图片来自网络,侵删)
链式栈的储存实现
#include <iostream>
#define MAXSIZE 100 //定义最大空间
#define ElemType int //定义数据类型
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define OVERFLOW -1
using namespace std;
typedef struct LinkStack *LS;
struct LinkStack{
ElemType Data;
LinkStack *Next;
};
创建一个空的链式栈
LS CreateStack(){
LS s;
s = new(LinkStack); //申请空间
s->Next = nullptr;
return s;
}
链式栈的入栈实现
void Push(ElemType X, LS s){
LS ssr = s;
ssr = new(LinkStack);
ssr->Data = X; //插入值X
ssr->Next = s->Next; //插入
s->Next = ssr;
}
链式栈的出栈实现
ElemType Pop(LS s){
LS FirstCell;
ElemType Top;
if(s->Next == nullptr) //判断是否为空栈
cout << "No data";
else{
FirstCell = s->Next;
s->Next = FirstCell->Next;
Top = FirstCell->Data;;
delete FirstCell; //释放空间,防止内存泄漏
return Top;
}
}
6、栈的简单应用
中缀表达式
基本策略:
将中缀表达式转化成后缀表达式,然后求值
将中缀表达式转化成后缀表达式的方法: