第十章 堆栈
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第十章 堆栈
●前言
●一、堆栈是什么？
1.简要介绍
●二、堆栈操作的关键代码段
1.类型定义
2.顺序栈的常用操作
3.链式栈的常用操作
●总结
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前言
简单来说，数据结构是一种辅助程序设计并且进行优化的方法论，它不仅讨论数据的存储与处理的方法，同时也考虑到了数据彼此之间的关系与运算，从而极大程度的提高程序执行的效率，减少对内存空间的占用等。不同种类的数据结构适用于不同的程序应用，选择合适正确的数据结构，可以让算法发挥出更大的性能，给设计的程序带来更高效率的算法。
一、堆栈是什么？
1.简要介绍
堆栈是一组相同的数据类型的组合，所有的操作均在堆栈的顶端去进行，具有后进先出的特性。它是一种抽象的数据结构，具有两个显著特性：①只能从栈顶去进行存取数据的操作；②数据的存取符合后进先出的原则；栈它可以分为顺序栈和链式栈两种类型，它们在不同的问题中都会有广泛的应用。要特别注意链式栈指针域的指针指向，它与基本的链表有一定的差异。两种数据结构的类型如下图所示：
二、堆栈操作的关键代码段
1.类型定义
①顺序栈存储结构的定义
typedef struct {
selemtype* base; //栈底指针
selemtype* top; //栈顶指针
int stacksize; //堆栈大小
}sqstack;
②链式栈存储结构的定义
typedef struct stacknode{
selemtype data; //数据元素
struct stacknode* next; //指针域
}stacknode,*linklist;
linklist s; //指针
2.顺序栈的常用操作
①顺序栈的初始化
void initstack(sqstack& s)
{
s.base = new selemtype[maxsize]; //开拓一块新的堆栈区域，大小需要事先声明，并且将栈底指针指向栈底
if (!s.base) {
exit(0);
} //创建失败
else {
s.top = s.base;
s.stacksize = maxsize;
} //创建成功，初始时需要将栈底指针的位置赋给栈顶指针，给栈一个空间大小
}
②判断顺序栈是否为空
bool emptystack(sqstack& s)
{
if (s.base == s.top) {
return true;
} //如果栈底指针和栈顶指针指向同一个位置的话，也就是初始化下的状态时，就是空的
else {
return false;
} //反之不为空
}
③ 求顺序栈的长度
int lengthstack(sqstack& s)
{
int length = s.top - s.base; //头指针所在的位置减去尾指针所在的位置
return length;
}
④ 清空顺序栈
void clearstack(sqstack& s)
{
if (s.base)
s.top = s.base;
//判断如果栈底指针存在，那么直接将栈底的位置赋到栈顶指针的位置即可，就好比初始化下的状态
}
⑤ 销毁顺序栈
void destorystack(sqstack& s)
{
if (s.base)
{
delete s.base;
s.stacksize = 0;
s.base = s.top = NULL; //最终两个指针指向一块空的区域
}
//判断如果栈底指针存在，那么就说明这个栈存在，然后将栈底指针指向的那块删除，栈的长度直接修改为0即可
}
⑥顺序栈的入栈
int pushstack(sqstack& s,selemtype e)
{
if (s.top-s.base<s.stacksize) { //如果此刻栈中元素的长度小于我们栈的总长度，那么说明可以继续入栈
*s.top = e; //将新数据入栈到栈顶
s.top++; //将栈顶指针向上移动
return 1;
}
else {
return 0;
}
}
⑦顺序栈的出栈
int popstack(sqstack& s, selemtype e)
{
if (s.base == s.top) { //空栈
return 0;
}
else {
s.top--; //将栈顶指针向下移动
e = *s.top; //将出栈元素的数据内容保存
return 1;
}
}
3.链式栈的常用操作
①链栈的初始化
void initstack(linkstack& s)
{
s = NULL; //链式栈的初始化
}
②判断链栈是否为空
bool emptystack(linkstack& s)
{
if (s == NULL) //初始化下的状态就是一个空栈
return true;
else
return false;
}
③链栈的入栈
int push(linkstack& s,selemtype e)
{
linkstack p;
p = new stacknode; //创建在链式栈中的新结点
p->data = e; //将要入栈的数据元素赋给结点的数据域
p->next = s; //链式栈中指针域是向前指的，所以将新结点的指针域指它前面s指针所指向的位置
s = p; //再将指针s后移，进行下次的操作
return 1;
}
④链栈的出栈
int pop(linkstack& s, selemtype e)
{
if (s == NULL) {
return 0;
}
else {
linkstack p;
e=s->data;
p = s;
s = s->next;
delete p;
return 1;
}
}
⑤取栈顶元素
selemtype gettop(linkstack &s)
{
if (s != NULL) //栈顶指针存在
return s->data; //取出此刻栈顶的数据元素
}
总结
以上就是我们这节对堆栈的全部学习，堆栈的基本运算我在上面基本都已经讲到，希望可以对你有所帮助。我认为图形与代码的结合是学习数据结构算法的核心关键。用图来理解代码，用代码来实现图形。这样不光可以很好的提高我们的代码编程能力，还可以提高我们的抽象逻辑思维能力。
<您的三连和关注是我最大的动力> 🚀 文章作者：Keanu Zhang 分类专栏：算法之美（C++系列文章）
