【数据结构】 顺序栈的基本操作 （C语言版）

目录

一、顺序栈

1、顺序栈的定义：

2、顺序栈的优缺点

二、顺序栈的基本操作算法（C语言）   

1、宏定义

 2、创建结构体

3、顺序栈的初始化 

4、顺序栈的入栈

5、顺序栈的出栈

6、取栈顶元素

7、栈的遍历输出

8、顺序栈的判空

9、顺序栈的判满

 10、求顺序栈长度

11、顺序栈的清空

12、顺序栈的销毁

13、数制转换

 14、括号匹配

三、顺序栈的基本操作完整代码（C语言）

 四、运行结果

一、顺序栈

1、顺序栈的定义：

顺序栈是由一维数组实现的栈，其中栈底元素的下标为0，栈顶元素的下标为n-1（n为数组大小），栈的大小在创建时确定，且在栈的生命周期内保持不变。

2、顺序栈的优缺点

顺序栈的优点：

  1. 空间利用率高：由于数组的大小在创建时确定，因此可以预先分配足够的空间，避免了频繁的内存申请和释放操作，提高了空间利用率。
  2. 存取速度快：由于栈元素在内存中连续存储，因此可以根据下标直接访问栈底元素和栈顶元素，存取速度快。
  3. 方便进行动态扩展：在某些情况下，可以在栈外再开辟一块内存空间，将栈的大小动态扩展，从而方便处理大规模的数据。

顺序栈的缺点：

  1. 内存浪费：如果预分配的数组大小过大，会造成内存浪费；如果预分配的数组大小过小，则可能会频繁地进行内存申请和释放操作，降低性能。
  2. 不适合处理动态扩展的数据：顺序栈的空间大小在创建时确定，因此无法动态扩展，对于需要处理大规模数据的情况不太适用。
  3. 不便于处理异常情况：如果栈已满而仍需添加元素，会导致栈溢出；如果栈未满而尝试删除元素，会导致栈下溢。这些异常情况的处理较为复杂。

二、顺序栈的基本操作算法（C语言）   

1、宏定义
#define OK 1
#define ERROR 0
#define MAXSIZE 100typedef char SElemType;
typedef int Status;
 2、创建结构体
typedef struct {SElemType *base;SElemType *top;int stacksize;
} SqStack;
3、顺序栈的初始化 
//初始化
Status InitStack(SqStack &S) {S.base = new SElemType[MAXSIZE];if (!S.base)return 0;S.top = S.base;S.stacksize = MAXSIZE;return OK;
}
4、顺序栈的入栈
//进栈
Status Push(SqStack &S, SElemType e) {if (S.top - S.base == S.stacksize)return 0;*S.top++ = e;return OK;
}
5、顺序栈的出栈
//出栈
Status Pop(SqStack &S, SElemType &e) {if (S.top == S.base)return 0;e = *(--S.top);return OK;
}
6、取栈顶元素
//获取栈顶元素
Status Top(SqStack &S, SElemType &e) {if (S.top == S.base)return ERROR;e = *(S.top - 1);return OK;
}
7、栈的遍历输出
//栈的遍历输出
void printStack(SqStack S) {printf("现在栈内元素为：");SElemType *p = S.base;while (p != S.top) {printf("%c ", *p);p++;}printf("\n");
}
8、顺序栈的判空
//判空S.top == S.base
Status StackEmpty(SqStack S) {if (S.top == S.base) {return true;} else {return false;}
}
9、顺序栈的判满
//判满
Status FullEmpty(SqStack S) {if (S.top - S.base == S.stacksize) {return true;} else {return false;}
}
 10、求顺序栈长度
//求顺序栈长度
Status StackLength(SqStack S) {return S.top - S.base;
}
11、顺序栈的清空
//清空
Status ClearStack(SqStack &S) {S.top = S.base;return OK;
}
12、顺序栈的销毁

//销毁
Status DestroyStack(SqStack &S) {if (S.base) {delete S.base;S.stacksize = 0;S.top = S.base = NULL;}return OK;
}
13、数制转换
//数制转换
void conversion(int N) {SqStack S;InitStack(S);char e;while (N) {Push(S, N % 8);N = N / 8;}while (!StackEmpty(S)) {Pop(S, e);printf("%d", e);}
}
 14、括号匹配
//括号匹配
Status Matching() {SqStack S;InitStack(S);SElemType ch, x;Status flag = 1;printf("请输入需要匹配的括号(以#结束)：\n");//char ch = getche();scanf("%c", &ch);while (ch != '#' && flag) {switch (ch) {case '(':case '[':Push(S, ch);break;case ')':if (!StackEmpty(S) && GetTop(S) == '(') {Pop(S, x);} else {flag = 0;}break;case ']':if (!StackEmpty(S) && GetTop(S) == '[') {Pop(S, x);} else {flag = 0;}break;}//ch = getche();scanf("%c", &ch);}if (StackEmpty(S) && flag) {return true;} else {return false;}
}

三、顺序栈的基本操作完整代码（C语言）

#include <stdio.h>
#include <conio.h>//getchae()#define OK 1
#define ERROR 0#define MAXSIZE 100typedef char SElemType;
typedef int Status;//创建结构体
typedef struct {SElemType *base;SElemType *top;int stacksize;
} SqStack;//初始化
Status InitStack(SqStack &S) {S.base = new SElemType[MAXSIZE];if (!S.base)return 0;S.top = S.base;S.stacksize = MAXSIZE;return OK;
}//进栈
Status Push(SqStack &S, SElemType e) {if (S.top - S.base == S.stacksize)return 0;*S.top++ = e;return OK;
}//求顺序栈长度
Status StackLength(SqStack S) {return S.top - S.base;
}//出栈
Status Pop(SqStack &S, SElemType &e) {if (S.top == S.base)return 0;e = *(--S.top);return OK;
}//获取栈顶元素
Status Top(SqStack &S, SElemType &e) {if (S.top == S.base)return ERROR;e = *(S.top - 1);return OK;
}//获取栈顶元素
SElemType GetTop(SqStack &S) {if (S.top == S.base)return ERROR;return *(S.top - 1);
}//栈的遍历输出
void printStack(SqStack S) {printf("现在栈内元素为：");SElemType *p = S.base;while (p != S.top) {printf("%c ", *p);p++;}printf("\n");
}//清空
Status ClearStack(SqStack &S) {S.top = S.base;return OK;
}//销毁
Status DestroyStack(SqStack &S) {if (S.base) {delete S.base;S.stacksize = 0;S.top = S.base = NULL;}return OK;
}
//Status DestoryStack(SqStack &S) {
//    if (S.base) {
//        delete S.base;
//        S.stacksize = 0;
//        S.base = S.top = NULL;
//    }
//    return OK;
//}//判空S.top == S.base
Status StackEmpty(SqStack S) {if (S.top == S.base) {return true;} else {return false;}
}//判满
Status FullEmpty(SqStack S) {if (S.top - S.base == S.stacksize) {return true;} else {return false;}
}//数制转换
void conversion(int N) {SqStack S;InitStack(S);char e;while (N) {Push(S, N % 8);N = N / 8;}while (!StackEmpty(S)) {Pop(S, e);printf("%d", e);}
}//括号匹配
Status Matching() {SqStack S;InitStack(S);SElemType ch, x;Status flag = 1;printf("请输入需要匹配的括号(以#结束)：\n");//char ch = getche();scanf("%c", &ch);while (ch != '#' && flag) {switch (ch) {case '(':case '[':Push(S, ch);break;case ')':if (!StackEmpty(S) && GetTop(S) == '(') {Pop(S, x);} else {flag = 0;}break;case ']':if (!StackEmpty(S) && GetTop(S) == '[') {Pop(S, x);} else {flag = 0;}break;}//ch = getche();scanf("%c", &ch);}if (StackEmpty(S) && flag) {return true;} else {return false;}
}//功能菜单
Status choice() {printf("==================================\n");printf("         顺序栈操作功能菜单        \n");printf("1、进栈  2、出栈  3、获取栈顶元素   \n");printf("4、清空  5、销毁   6、批量进栈     \n");printf("7、打印栈内元素     8、数制转换    \n");printf("9、括号匹配  10、判空  11、判满    \n");printf("12、顺序栈的长度    13退出程序     \n");printf("==================================\n");return 0;
}int main() {SqStack Sqstack;//初始化Status rInitStack = InitStack(Sqstack);if (rInitStack == OK) {printf("顺序栈初始化成功！\n");} else {printf("顺序栈初始化失败！\n");}while (1) {//功能菜单choice();int flag;printf("请输入所需的功能编号：");scanf("%d", &flag);switch (flag) {case 1: {//进栈SElemType Pushdata;printf("请输入插入元素(请在英文状态下输入例如:a): \n");getchar();scanf("%c", &Pushdata);Status rPush = Push(Sqstack, Pushdata);if (rPush == OK) {printf("向顺序栈进栈%c成功！\n\n", Pushdata);} else {printf("向顺序栈进栈失败！\n\n");}}break;case 2: {//出栈SElemType popData;Status rPop = Pop(Sqstack, popData);if (rPop == OK) {printf("向顺序栈出栈%c成功！\n\n", popData);} else {printf("向顺序栈出栈失败！\n\n");}}break;case 3: {//获取栈顶元素SElemType topData;Status rTop = Top(Sqstack, topData);if (rTop == OK) {printf("向顺序栈获取栈顶元素：%c  。\n\n", topData);} else {printf("向顺序栈获取栈顶元素失败！\n\n");}//获取栈顶元素
//                Status rGetTop = GetTop(Sqstack);
//                if (rGetTop == OK) {
//                    printf("向顺序栈获取栈顶元素：%d\n", topData);
//                } else {
//                    printf("向顺序栈获取栈顶元素失败！\n");
//                }}break;case 4: { //清空Status rClearStack = ClearStack(Sqstack);if (rClearStack == OK) {printf("顺序栈清空成功！\n\n");} else {printf("顺序栈清空失败！\n\n");}}break;case 5: {//销毁Status rDestroyStack = DestroyStack(Sqstack);if (rDestroyStack == OK) {printf("顺序栈销毁成功！\n\n");} else {printf("顺序栈销毁失败！\n\n");}}break;case 6: {//批量插入int on;printf("请输入想要插入的元素个数：\n");scanf("%d", &on);SElemType array[on];for (int i = 1; i <= on; i++) {getchar();printf("向顺序栈第%d个位置插入元素为:", (i));scanf("%c", &array[i]);}for (int i = 1; i <= on; i++) {Status rPush = Push(Sqstack, array[i]);if (rPush == OK) {printf("向顺序栈第%d个位置插入元素%c成功！\n", i, array[i]);} else {printf("向顺序栈第%d个位置插入元素%c失败！\n", i, array[i]);}}}break;case 7: {//打印栈内元素printStack(Sqstack);}break;case 8: {//数制转换int N;printf("请输入1个非负十进制数：");scanf("%d", &N);printf("十进制数：%d 。\n", N);printf("转换为八进制数为:");conversion(N);printf("\n");}break;case 9: {//括号匹配Status rMatch = Matching();if (rMatch == true) {printf("括号匹配成功！\n\n");} else {printf("括号匹配不成功！\n\n");}}break;case 10: {//判空Status rStackEmpty = StackEmpty(Sqstack);if (rStackEmpty == true) {printf("顺序栈为空栈！\n\n");} elseprintf("顺序栈不为空！\n\n");}break;case 11: {//判满Status rFullEmpty = FullEmpty(Sqstack);if (rFullEmpty == true) {printf("顺序栈已满！\n\n");} elseprintf("顺序栈不为满！\n\n");}break;case 12: {//顺序栈的长度Status length = StackLength(Sqstack);printf("顺序栈的长度为：%d 。\n\n", length);}break;case 13: {//退出程序return 0;}break;default: {printf("输入错误，无此功能，请检查输入:\n\n");}}}return 1;
}

 四、运行结果

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