头歌C语言数据结构课程实验（栈的应用）

 第1关：利用栈实现整数的十进制转八进制

本关必读

栈是基础的数据结构，元素操作遵循后进先出的原理。本关卡基于数组存储实现了栈的基本操作。

该方案将栈存储在一片连续空间里，并通过data、top和max三个属性元素。组织成为一个结构：

  • data: 给出栈存储空间的起始地址
  • max: 指明栈存储空间最多可存储的数据元素个数
  • top: 栈顶元素所处数组位置 为了讨论简化，我们假设每个数据元素是一个整数: 
     
    1. typedef int T; // 数据元素的数据类型
     该栈的结构定义如下： 
     
    1. struct Stack{
    2. T* data; // 数据元素存储空间的开始地址
    3. int top; // 栈顶元素所处数组位置
    4. int max; // 栈存储空间最多可存储的数据元素个数
    5. };
     只要创建一个Stack指针对象，就可对栈表进行操作。
 

对数据元素进行操作处理是一个数据结构的重要组成部分。栈涉及的主要操作如下：
 

  • 创建栈：创建一个最多可存储max个数据元素的顺序存储的栈，初始状态设置为top=-1。该操作函数具体定义如下，其返回值为Stack指针： Stack* Stack_Create(int max)
  • 释放栈存储空间：释放stk->data所指向的用于存储栈数据元素的存储空间。该操作函数具体定义如下： void Stack_Free(Stack* stk)
  • 置空栈：将当前栈变为一个空栈，实现方法是将stk->top设置为-1。该操作函数具体定义如下： void Stack_MakeEmpty(Stack* stk)
  • 判断栈是否为空：若当前栈是空栈，则返回true,否则返回false。该操作函数具体定义如下： bool Stack_IsEmpty(Stack* stk)
  • 判断栈空间是否为满：若栈顶达到最大长度，则返回true,否则返回false。该操作函数具体定义如下： bool Stack_IsFull(Stack* stk)
  • 返回栈顶元素：返回栈顶元素stk->data[stk->top]。该操作函数具体定义如下： T Stack_Top(Stack* stk)
  • 将元素进栈： 将元素e压入栈顶。若栈满压入失败，返回异常，否则返回栈顶元素。该操作函数具体定义如下 T Stack_Push(Stack* stk, T e)
  • 将元素出栈： 将栈顶元素出栈。若栈空出栈失败，返回异常，否则返回栈顶元素。该操作函数具体定义如下 T Stack_Pop(Stack* stk)
 

任务描述
 

本关任务：基于栈stack数据结构解决整数十进制转八进制的问题。
 

相关知识
 

为了完成本关任务，你需要掌握：1.如何创建一个栈，2.入栈、出栈操作，3.进制转换。
 

创建栈
 

本例已基于数组存储结构实现了栈的创建，通过调用Stack* Stack_Create(int max)创建一个栈实例。
 

 

  1. Stack *stk = Stack_Create(32);//创建一个栈实例
 

入栈和出栈操作
 

示例如下：
 

 

  1. T e = 2018;
  2. Stack_Push(stk, e);//入栈
  3. e = Stack_Pop(stk);//出栈
 

进制转换
 

除K取余法，例如十进制数10转二进制：
 

 

上图可得：K=2，1010​=10102​ 即：10=1×23+0×22+1×21+0×20
 

编程要求
 

本关的编程任务是补全右侧代码片段Decimal_Conversion_Octal中Begin至End中间的代码，具体要求如下：
 

  • 在Decimal_Conversion_Octal中，利用栈stack的基本操作实现整数的十进制转八进制，并输出八进制结果，末尾换行。
 

测试说明
 

平台将自动编译补全后的代码，并生成若干组测试数据，接着根据程序的输出判断程序是否正确。
 

以下是平台的测试样例：
 

样例一： 测试输入：71 预期输出：107
 

样例二： 测试输入：8 预期输出：10
 

 

开始你的任务吧，祝你成功！
 

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#pragma warning(disable:6031)
//
//  stack_.cpp
//  Stack
//
//  Created by ljpc on 2018/4/17.
//  Copyright © 2018年 ljpc. All rights reserved.
//
#include <math.h>
#include "stack_.h"// 栈操作实现文件
//Stack* Stack_Create(int maxlen)
// 创建栈
{Stack* stk = (Stack*)malloc(sizeof(Stack));stk->data = (T*)malloc(sizeof(T) * maxlen);stk->max = maxlen;stk->top = -1;return stk;
}void Stack_Free(Stack* stk)
// 释放栈
{free(stk->data);free(stk);
}void Stack_MakeEmpty(Stack* stk)
// 置为空栈
{stk->top = -1;
}bool Stack_IsEmpty(Stack* stk)
// 判断栈是否空
{return -1 == stk->top;
}bool Stack_IsFull(Stack* stk)
// 判断栈是否满
{return stk->top == stk->max - 1;
}T Stack_Top(Stack* stk)
// 获取当前栈顶元素
{return stk->data[stk->top];
}T Stack_Push(Stack* stk, T e)
// 将元素e压入栈顶
// 返回栈顶点元素
{if (Stack_IsFull(stk)) {printf("Stack_IsFull(): stack full error when push element to the stack!\n");Stack_Free(stk);exit(0);}else {stk->top += 1;stk->data[stk->top] = e;return Stack_Top(stk);}
}T Stack_Pop(Stack* stk)
// 将栈顶元素出栈
// 返回栈顶元素
{if (Stack_IsEmpty(stk)) {printf("Stack_IsEmpty(): stack empty error when pop element of the stack top!\n");Stack_Free(stk);exit(0);}else {T topE = Stack_Top(stk);stk->top -= 1;return topE;}
}void Stack_Print(Stack* stk)
// 打印栈顶到栈低的元素
{if (Stack_IsEmpty(stk)) {printf("The stack is empty.\n");return;}//printf("The stack contains: ");for (int i = stk->top; i >= 0; i--) {printf("%d", stk->data[i]);}printf("\n");}void Decimal_Conversion_Octal(T e)
//  利用stack栈实现整数的十进制转八进制
//  输入参数：十进制整数 e
//  打印e的八进制结果，末尾换行
{// 请在这里补充代码，完成本关任务/********** Begin *********/Stack* stk = Stack_Create(50);int x, i = 0;//i是计数器while (e / 8 != 0){x = e % 8;i++;Stack_Push(stk, x);e = e / 8;}Stack_Push(stk, e);int j = 0;for (j = 0; j <= i; j++){int a = Stack_Pop(stk);printf("%d", a);}/********** End **********/
}
 

第2关：利用栈判断字符串括号是否匹配
 

任务描述
 

本关任务：基于栈stack数据结构判断字符串中的括号是否匹配，字符串中仅包含如下字符：( ) [ ] { }。
 

相关知识
 

为了完成本关任务，你需要掌握：1.如何创建一个栈，2.入栈、出栈操作。
 

  • 创建栈、入栈和出栈操作请参考第1关。
 

编程要求
 

本关的编程任务是补全右侧代码片段Bracket_Match中Begin至End中间的代码，具体要求如下：
 

  • 在Bracket_Match中，利用栈stack判断括号是否匹配， 若匹配输出YES，否则输出NO，末尾换行。
 

测试说明
 

平台将自动编译补全后的代码，并生成若干组测试数据，接着根据程序的输出判断程序是否正确。
 

以下是平台的测试样例：
 

样例一： 测试输入： 6 {[()]} 预期输出： YES
 

样例二： 测试输入： 4 [(]) 预期输出： NO
 

 

开始你的任务吧，祝你成功！
 

//
//  stack_.cpp
//  Bracket_Match
//
//  Created by ljpc on 2018/4/18.
//  Copyright © 2018年 ljpc. All rights reserved.
//#include "stack_.h"// 栈表操作实现文件
//Stack* Stack_Create(int maxlen)
// 创建栈
{Stack* stk = (Stack*)malloc(sizeof(Stack));stk->data = (T*)malloc(sizeof(T) * maxlen);stk->max = maxlen;stk->top = -1;return stk;
}void Stack_Free(Stack* stk)
// 释放栈
{free(stk->data);free(stk);
}void Stack_MakeEmpty(Stack* stk)
// 置为空栈
{stk->top = -1;
}bool Stack_IsEmpty(Stack* stk)
// 判断栈是否空
{return -1 == stk->top;
}bool Stack_IsFull(Stack* stk)
// 判断栈是否满
{return stk->top == stk->max - 1;
}T Stack_Top(Stack* stk)
// 获取当前栈顶元素
{return stk->data[stk->top];
}T Stack_Push(Stack* stk, T e)
// 将元素e压入栈顶
// 返回栈顶点元素
{if (Stack_IsFull(stk)) {printf("Stack_IsFull(): stack full error when push element to the stack!\n");Stack_Free(stk);exit(0);}else {stk->top += 1;stk->data[stk->top] = e;return Stack_Top(stk);}
}T Stack_Pop(Stack* stk)
// 将栈顶元素出栈
// 返回栈顶元素
{if (Stack_IsEmpty(stk)) {printf("Stack_IsEmpty(): stack empty error when pop element of the stack top!\n");Stack_Free(stk);exit(0);}else {T topE = Stack_Top(stk);stk->top -= 1;return topE;}
}void Stack_Print(Stack* stk)
// 打印栈顶到栈低的元素
{if (Stack_IsEmpty(stk)) {printf("The stack is empty.\n");return;}//printf("The stack contains: ");for (int i = stk->top; i >= 0; i--) {printf("%d", stk->data[i]);}printf("\n");}void Bracket_Match(T* str, int len)//len = 6
//  利用stack栈判断括号是否匹配
//  输入参数：字符串序列，字符串长度
//  若匹配输出YES，否则输出NO，末尾换行
{// 请在这里补充代码，完成本关任务/********** Begin *********/Stack* s = Stack_Create(100);int i;for (i = 0; i < len; i++){if (str[i] == '(' || str[i] == '[' || str[i] == '{'){Stack_Push(s, str[i]);}else{if (Stack_Top(s) == '(' && str[i] == ')'){Stack_Pop(s);}else if (Stack_Top(s) == '[' && str[i] == ']'){Stack_Pop(s);}else if (Stack_Top(s) == '{' && str[i] == '}'){Stack_Pop(s);}else{printf("NO");return;}}}if (Stack_IsEmpty(s)){printf("YES");}else{printf("NO");}
}
 

第3关：利用栈判断字符串是否为回文串
 

任务描述
 

本关任务：基于栈stack数据结构判断字符串是否为“回文串”。
 

相关知识
 

为了完成本关任务，你需要掌握：1.如何创建一个栈，2.入栈、出栈操作，3.“回文串”概念。
 

  • 创建栈、入栈和出栈操作请参考第1关
 

回文串
 

简单来说，“回文串”是一个正读和反读都一样的字符串： noon是回文串 moon不是回文串
 

编程要求
 

本关的编程任务是补全右侧代码片段Palindrome中Begin至End中间的代码，具体要求如下：
 

  • 在Palindrome中，利用栈stack判断字符串是否为回文串， 若是回文串输出YES，否则输出NO，末尾换行。
 

测试说明
 

平台将自动编译补全后的代码，并生成若干组测试数据，接着根据程序的输出判断程序是否正确。
 

以下是平台的测试样例：
 

样例一： 测试输入： 4 1221 预期输出： YES
 

样例二： 测试输入： 7 abababa 预期输出： YES
 

 

开始你的任务吧，祝你成功！
 

 //
//  stack_.cpp
//  Palindrome
//
//  Created by ljpc on 2018/4/18.
//  Copyright © 2018年 ljpc. All rights reserved.
//
#include "stack_.h"
// 栈表操作实现文件
//
Stack* Stack_Create(int maxlen)
// 创建栈
{Stack* stk = (Stack*)malloc(sizeof(Stack));stk->data = (T*)malloc(sizeof(T)*maxlen);stk->max = maxlen;stk->top = -1;return stk;
}
void Stack_Free(Stack* stk)
// 释放栈
{free(stk->data);free(stk);
}
void Stack_MakeEmpty(Stack* stk)
// 置为空栈
{stk->top = -1;
}
bool Stack_IsEmpty(Stack* stk)
// 判断栈是否空
{return -1 == stk->top;
}
bool Stack_IsFull(Stack* stk)
// 判断栈是否满
{return stk->top == stk->max-1;
}
T Stack_Top(Stack* stk)
// 获取当前栈顶元素
{return stk->data[stk->top];
}
T Stack_Push(Stack* stk, T e)
// 将元素e压入栈顶
// 返回栈顶点元素
{if(Stack_IsFull(stk)) {printf("Stack_IsFull(): stack full error when push element to the stack!\n");Stack_Free(stk);exit(0);}else{stk->top += 1;stk->data[stk->top] = e;return Stack_Top(stk);}
}
T Stack_Pop(Stack* stk)
// 将栈顶元素出栈
// 返回栈顶元素
{if(Stack_IsEmpty(stk)) {printf("Stack_IsEmpty(): stack empty error when pop element of the stack top!\n");Stack_Free(stk);exit(0);}else{T topE = Stack_Top(stk);stk->top -= 1;return topE;}
}
void Stack_Print(Stack* stk)
// 打印栈顶到栈低的元素
{if (Stack_IsEmpty(stk)) {printf("The stack is empty.\n");return;}//printf("The stack contains: ");for (int i=stk->top; i>=0; i--) {printf("%d", stk->data[i]);}printf("\n");
}
void Palindrome(T* str, int len)
//  利用stack栈判断字符串是否为回文串
//  输入参数：字符串序列，字符串长度
//  若是回文串输出YES，否则输出NO，末尾换行
{// 请在这里补充代码，完成本关任务/********** Begin *********/Stack *st = Stack_Create(200);for (int i=0; i<len/2; i++) {Stack_Push(st, str[i]);}int j = (len&1)?(len/2+1):(len/2);for (int i=j; i<len; i++) {if(str[i]!=Stack_Top(st)){printf("NO\n");return;}else{Stack_Pop(st);}}printf("YES\n");/********** End **********/
}
 












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