概念
栈(Stack):是只允许在一端进行插入或删除的线性表。首先栈是一种线性表,但限定这种线性表只能在某一端进行插入和删除操作。 栈顶(Top):线性表允许进行插入删除的那一端。 栈底(Bottom):固定的,不允许进行插入和删除的另一端。 空栈:不含任何元素的空表。
链栈,就是使用链式结构来实现栈,链栈的空间可以是不连续分配。如果是为了省内存,这个方法比较好。
程序
一、栈的存储和访问
#define STACK_INIT_SIZE 10 /* 存储空间初始分配量 */#define STACKINCREMENT 2 /* 存储空间分配增量 */typedef struct SqStack{SElemType *base; /* 在栈构造之前和销毁之后,base的值为NULL */SElemType *top; /* 栈顶指针 */int stacksize; /* 当前已分配的存储空间,以元素为单位 */}SqStack; /* 顺序栈 *//* 9个顺序栈的基本操作 */Status InitStack(SqStack *S){ /* 构造一个空栈S */(*S).base=(SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));if(!(*S).base)exit(OVERFLOW); /* 存储分配失败 */(*S).top=(*S).base;(*S).stacksize=STACK_INIT_SIZE;return OK;}Status DestroyStack(SqStack *S){ /* 销毁栈S,S不再存在 */free((*S).base);(*S).base=NULL;(*S).top=NULL;(*S).stacksize=0;return OK;}Status ClearStack(SqStack *S){ /* 把S置为空栈 */(*S).top=(*S).base;return OK;}Status StackEmpty(SqStack S){ /* 若栈S为空栈,则返回TRUE,否则返回FALSE */if(S.top==S.base)return TRUE;elsereturn FALSE;}int StackLength(SqStack S){ /* 返回S的元素个数,即栈的长度 */return S.top-S.base;}Status GetTop(SqStack S,SElemType *e){ /* 若栈不空,则用e返回S的栈顶元素,并返回OK;否则返回ERROR */if(S.top>S.base){*e=*(S.top-1);return OK;}elsereturn ERROR;}Status Push(SqStack *S,SElemType e){ /* 插入元素e为新的栈顶元素 */if((*S).top-(*S).base>=(*S).stacksize) /* 栈满,追加存储空间 */{(*S).base=(SElemType *)realloc((*S).base,((*S).stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(SElemType));if(!(*S).base)exit(OVERFLOW); /* 存储分配失败 */(*S).top=(*S).base+(*S).stacksize;(*S).stacksize+=STACKINCREMENT;}*((*S).top)++=e;return OK;}Status Pop(SqStack *S,SElemType *e){ /* 若栈不空,则删除S的栈顶元素,用e返回其值,并返回OK;否则返回ERROR */if((*S).top==(*S).base)return ERROR;*e=*--(*S).top;return OK;}Status StackTraverse(SqStack S,Status(*visit)(SElemType)){ /* 从栈底到栈顶依次对栈中每个元素调用函数visit()。 *//* 一旦visit()失败,则操作失败 */while(S.top>S.base)visit(*S.base++);printf("\n");return OK;}#include"c1.h"typedef int SElemType; /* 定义栈元素类型,此句要在c3-1.h的前面 */#include"c3-1.h"#include"bo3-1.c"Status visit(SElemType c){printf("%d ",c);return OK;}void main(){int j;SqStack s;SElemType e;if(InitStack(&s)==OK)for(j=1;j<=12;j++)Push(&s,j);printf("栈中元素依次为:");StackTraverse(s,visit);Pop(&s,&e);printf("弹出的栈顶元素 e=%d\n",e);printf("栈空否:%d(1:空 0:否)\n",StackEmpty(s));GetTop(s,&e);printf("栈顶元素 e=%d 栈的长度为%d\n",e,StackLength(s));ClearStack(&s);printf("清空栈后,栈空否:%d(1:空 0:否)\n",StackEmpty(s));DestroyStack(&s);printf("销毁栈后,s.top=%u s.base=%u s.stacksize=%d\n",s.top,s.base, s.stacksize);}
二、链栈的存储和访问
链栈是线性表和栈二合一的结构,例子里包含了线性表的所有访问,然后才是栈。
struct LNode{ElemType data;struct LNode *next;};typedef struct LNode *LinkList; /* 另一种定义LinkList的方法 */Status InitList(LinkList *L){ /* 操作结果:构造一个空的线性表L */*L=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */if(!*L) /* 存储分配失败 */exit(OVERFLOW);(*L)->next=NULL; /* 指针域为空 */return OK;}Status DestroyList(LinkList *L){ /* 初始条件:线性表L已存在。操作结果:销毁线性表L */LinkList q;while(*L){q=(*L)->next;free(*L);*L=q;}return OK;}Status ClearList(LinkList L) /* 不改变L */{ /* 初始条件:线性表L已存在。操作结果:将L重置为空表 */LinkList p,q;p=L->next; /* p指向第一个结点 */while(p) /* 没到表尾 */{q=p->next;free(p);p=q;}L->next=NULL; /* 头结点指针域为空 */return OK;}Status ListEmpty(LinkList L){ /* 初始条件:线性表L已存在。操作结果:若L为空表,则返回TRUE,否则返回FALSE */if(L->next) /* 非空 */return FALSE;elsereturn TRUE;}int ListLength(LinkList L){ /* 初始条件:线性表L已存在。操作结果:返回L中数据元素个数 */int i=0;LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */while(p) /* 没到表尾 */{i++;p=p->next;}return i;}Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e) /* 算法2.8 */{ /* L为带头结点的单链表的头指针。当第i个元素存在时,其值赋给e并返回OK,否则返回ERROR */int j=1; /* j为计数器 */LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */while(p&&j<i) /* 顺指针向后查找,直到p指向第i个元素或p为空 */{p=p->next;j++;}if(!p||j>i) /* 第i个元素不存在 */return ERROR;*e=p->data; /* 取第i个元素 */return OK;}int LocateElem(LinkList L,ElemType e,Status(*compare)(ElemType,ElemType)){ /* 初始条件: 线性表L已存在,compare()是数据元素判定函数(满足为1,否则为0) *//* 操作结果: 返回L中第1个与e满足关系compare()的数据元素的位序。 *//* 若这样的数据元素不存在,则返回值为0 */int i=0;LinkList p=L->next;while(p){i++;if(compare(p->data,e)) /* 找到这样的数据元素 */return i;p=p->next;}return 0;}Status PriorElem(LinkList L,ElemType cur_e,ElemType *pre_e){ /* 初始条件: 线性表L已存在 *//* 操作结果: 若cur_e是L的数据元素,且不是第一个,则用pre_e返回它的前驱, *//* 返回OK;否则操作失败,pre_e无定义,返回INFEASIBLE */LinkList q,p=L->next; /* p指向第一个结点 */while(p->next) /* p所指结点有后继 */{q=p->next; /* q为p的后继 */if(q->data==cur_e){*pre_e=p->data;return OK;}p=q; /* p向后移 */}return INFEASIBLE;}Status NextElem(LinkList L,ElemType cur_e,ElemType *next_e){ /* 初始条件:线性表L已存在 *//* 操作结果:若cur_e是L的数据元素,且不是最后一个,则用next_e返回它的后继, *//* 返回OK;否则操作失败,next_e无定义,返回INFEASIBLE */LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */while(p->next) /* p所指结点有后继 */{if(p->data==cur_e){*next_e=p->next->data;return OK;}p=p->next;}return INFEASIBLE;}Status ListInsert(LinkList L,int i,ElemType e) /* 算法2.9。不改变L */{ /* 在带头结点的单链线性表L中第i个位置之前插入元素e */int j=0;LinkList p=L,s;while(p&&j<i-1) /* 寻找第i-1个结点 */{p=p->next;j++;}if(!p||j>i-1) /* i小于1或者大于表长 */return ERROR;s=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); /* 生成新结点 */s->data=e; /* 插入L中 */s->next=p->next;p->next=s;return OK;}Status ListDelete(LinkList L,int i,ElemType *e) /* 算法2.10。不改变L */{ /* 在带头结点的单链线性表L中,删除第i个元素,并由e返回其值 */int j=0;LinkList p=L,q;while(p->next&&j<i-1) /* 寻找第i个结点,并令p指向其前趋 */{p=p->next;j++;}if(!p->next||j>i-1) /* 删除位置不合理 */return ERROR;q=p->next; /* 删除并释放结点 */p->next=q->next;*e=q->data;free(q);return OK;}Status ListTraverse(LinkList L,void(*vi)(ElemType))/* vi的形参类型为ElemType,与bo2-1.c中相应函数的形参类型ElemType&不同 */{ /* 初始条件:线性表L已存在 *//* 操作结果:依次对L的每个数据元素调用函数vi()。一旦vi()失败,则操作失败 */LinkList p=L->next;while(p){vi(p->data);p=p->next;}printf("\n");return OK;}void InsertAscend(LinkList L,ElemType e){ /* 初始条件:按非降序排列的线性表L已存在。操作结果:在L中按非降序插入新的数据元素e */LinkList q=L,p=L->next;while(p&&e>p->data){q=p;p=p->next;}q->next=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); /* 插在q后 */q->next->data=e;q->next->next=p;}void InsertDescend(LinkList L,ElemType e){ /* 初始条件:按非升序排列的线性表L已存在。操作结果:在L中按非升序插入新的数据元素e */LinkList q=L,p=L->next;while(p&&e<p->data){q=p;p=p->next;}q->next=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); /* 插在q后 */q->next->data=e;q->next->next=p;}Status HeadInsert(LinkList L,ElemType e){ /* 初始条件:线性表L已存在。操作结果:在L的头部插入新的数据元素e,作为链表的第一个元素 */LinkList s;s=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); /* 生成新结点 */s->data=e; /* 给结点赋值 */s->next=L->next; /* 插在表头 */L->next=s;return OK;}Status EndInsert(LinkList L,ElemType e){ /* 初始条件:线性表L已存在。操作结果:在L的尾部插入新的数据元素e,作为链表的最后一个元素 */LinkList p=L;while(p->next) /* 使p指向表尾元素 */p=p->next;p->next=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); /* 在表尾生成新结点 */p->next->data=e; /* 给新结点赋值 */p->next->next=NULL; /* 表尾 */return OK;}Status DeleteFirst(LinkList L,ElemType *e){ /* 初始条件:线性表L已存在,且有不少于1个元素 *//* 操作结果:删除L的第一个数据元素,并由e返回其值 */LinkList p=L->next;if(p){*e=p->data;L->next=p->next;free(p);return OK;}elsereturn ERROR;}Status DeleteTail(LinkList L,ElemType *e){ /* 初始条件:线性表L已存在,且有不少于1个元素 *//* 操作结果:删除L的最后一个数据元素,并用e返回其值 */LinkList p=L,q;if(!p->next) /* 链表为空 */return ERROR;while(p->next){q=p;p=p->next;}q->next=NULL; /* 新尾结点的next域设为NULL */*e=p->data;free(p);return OK;}Status DeleteElem(LinkList L,ElemType e){ /* 删除表中值为e的元素,并返回TRUE;如无此元素,则返回FALSE */LinkList p=L,q;while(p){q=p->next;if(q&&q->data==e){p->next=q->next;free(q);return TRUE;}p=q;}return FALSE;}Status ReplaceElem(LinkList L,int i,ElemType e){ /* 用e取代表L中第i个元素的值 */LinkList p=L;int j=0;while(p->next&&j<i){j++;p=p->next;}if(j==i){p->data=e;return OK;}else /* 表中不存在第i个元素 */return ERROR;}Status CreatAscend(LinkList *L,int n){ /* 按非降序建立n个元素的线性表 */int j;LinkList p,q,s;if(n<=0)return ERROR;InitList(L);printf("请输入%d个元素:\n",n);s=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); /* 第一个结点 */scanf("%d",&s->data);s->next=NULL;(*L)->next=s;for(j=1;j<n;j++){s=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); /* 其余结点 */scanf("%d",&s->data);q=*L;p=(*L)->next;while(p&&p->data<s->data) /* p没到表尾,且所指元素值小于新值 */{q=p;p=p->next; /* 指针后移 */}s->next=q->next; /* 元素插在q的后面 */q->next=s;}return OK;}Status CreatDescend(LinkList *L,int n){ /* 按非升序建立n个元素的线性表 */int j;LinkList p,q,s;if(n<=0)return ERROR;InitList(L);printf("请输入%d个元素:\n",n);s=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); /* 第一个结点 */scanf("%d",&s->data);s->next=NULL;(*L)->next=s;for(j=1;j<n;j++){s=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode)); /* 其余结点 */scanf("%d",&s->data);q=*L;p=(*L)->next;while(p&&p->data>s->data) /* p没到表尾,且所指元素值大于新值 */{q=p;p=p->next; /* 指针后移 */}s->next=q->next; /* 元素插在q的后面 */q->next=s;}return OK;}Status GetFirstElem(LinkList L,ElemType *e){ /* 返回表头元素的值 */LinkList p=L->next;if(!p) /* 空表 */return ERROR;else /* 非空表 */*e=p->data;return OK;}typedef SElemType ElemType; /* 栈结点类型和链表结点类型一致 */typedef LinkList LinkStack; /* LinkStack是指向栈结点的指针类型 */#define InitStack InitList /* InitStack()与InitList()作用相同,下同 */#define DestroyStack DestroyList#define ClearStack ClearList#define StackEmpty ListEmpty#define StackLength ListLength#define GetTop GetFirstElem#define Push HeadInsert#define Pop DeleteFirstStatus StackTraverse(LinkStack S,void(*visit)(SElemType)){ /* 从栈底到栈顶依次对栈中每个元素调用函数visit()。 */SElemType e;LinkStack temp,p=S;InitStack(&temp); /* 初始化temp栈 */while(p->next){GetTop(p,&e);Push(temp,e);p=p->next;}ListTraverse(temp,visit);return OK;}#include<string.h>#include<ctype.h>#include<malloc.h> /* malloc()等 */#include<limits.h> /* INT_MAX等 */#include<stdio.h> /* EOF(=^Z或F6),NULL */#include<stdlib.h> /* atoi() */#include<io.h> /* eof() */#include<math.h> /* floor(),ceil(),abs() */#include<process.h> /* exit() *//* 函数结果状态代码 */#define TRUE 1#define FALSE 0#define OK 1#define ERROR 0#define INFEASIBLE -1typedef int Status; /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码,如OK等 */typedef int Boolean; /* Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE */typedef int SElemType; /* 定义栈元素的类型 */void print(SElemType c){printf("%d ",c);}void main(){int j;LinkStack s;SElemType e;if(InitStack(&s))for(j=1;j<=5;j++)Push(s,2*j);printf("栈中的元素从栈底到栈顶依次为: ");StackTraverse(s,print);Pop(s,&e);printf("弹出的栈顶元素为%d\n",e);printf("栈空否: %d(1:空 0:否)\n",StackEmpty(s));GetTop(s,&e);printf("当前栈顶元素为%d,栈的长度为%d\n",e,StackLength(s));ClearStack(s);printf("清空栈后,栈空否: %d(1:空 0:否),栈的长度为%d\n",StackEmpty(s),StackLength(s));printf("是否销毁栈了: %d(1:是 0:否)\n",DestroyStack(&s));}