数据结构：栈的应用举例（严蔚敏版）

本文将数据结构学习中栈的应用举例的几个例子规整到本文当中，经测试均准确！

1.数制转换

/*******************************************************************************                        数据结构练习--------------------------------------------------------------------------------实 验 名: 栈的应用举例实验说明: 数制转换时    间： 2017-7-2   作    者： Elvan*******************************************************************************/#include <stdio.h>  #include <malloc.h>   //malloc,realloc  #include <math.h>     //含有overflow  #include <iostream>using namespace std;#define STACK_INIT_SIZE 100   //栈的初始空间大小  #define STACKINCREAMENT 10    //增加空间/*数据类型定义*/typedef int SElemType;typedef struct{SElemType *base;SElemType *top;int stacksize;}SqStack;//----------------函数声明--------------void InitStack(SqStack &S);//初始化空栈  bool StackEmpty(SqStack S);//判空  void GetTop(SqStack S, SElemType &e);//获得栈顶元素  void Push(SqStack &S, SElemType e);//进栈  void Pop(SqStack &S, SElemType &e);//出栈  void convert(SqStack &S, int N, int n);//十进制转N进制  /*构造一个空栈*/void InitStack(SqStack &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;}/*栈的判空函数*/bool StackEmpty(SqStack S){if (S.base == S.top)return true;else return false;}/*获得栈顶元素*/void GetTop(SqStack S, SElemType &e){if (S.top == S.base) return;elsee = *(S.top - 1);}/*进栈*/void Push(SqStack &S, SElemType e){if (S.top - S.base >= S.stacksize){S.base = (SElemType*)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKINCREAMENT)*sizeof(SElemType));if (!S.base) exit(OVERFLOW);S.top = S.base + S.stacksize;S.stacksize += STACKINCREAMENT;}*S.top++ = e;   //注意：相当于*S.top =e;S.top++;}/*出栈*/void Pop(SqStack &S, SElemType &e){if (S.top == S.base) return;e = *--S.top;   //注意：相当于--S.top;S.top =e;}/*数制的转换函数*/void convert(SqStack &S, int N, int n){InitStack(S);while (N){Push(S, N % n);N = N / n;}cout << "转换为" << n << "进制之后的数为:";while (!StackEmpty(S)){SElemType e;Pop(S, e);cout << e;}cout << endl;}int main(){/*数制的转换过程*/int n, N;//要转换成的进制数和要转换的数  SqStack s;InitStack(s);//初始化空栈  cout << "请输入需要十进制数：";cin >> N;cout << endl;cout << "请输入需要转换的进制数：";cin >> n;cout << endl;convert(s, N, n);}

测试结果如下图。

2.括号匹配的检验

/*******************************************************************************                        数据结构练习--------------------------------------------------------------------------------实 验 名: 栈的应用举例实验说明: 括号检验时    间： 2017-7-2   作    者： Elvan*******************************************************************************/#include <stdio.h>  #include <malloc.h>   //malloc,realloc  #include <math.h>     //含有overflow  #include <iostream>using namespace std;#define STACK_INIT_SIZE 100   //栈的初始空间大小  #define STACKINCREAMENT 10    //增加空间/*数据类型定义*/typedef char SElemType;typedef struct{SElemType *base;SElemType *top;int stacksize;}SqStack;//----------------函数声明--------------void InitStack(SqStack &S);//初始化空栈  bool StackEmpty(SqStack S);//判空  void GetTop(SqStack S, SElemType &e);//获得栈顶元素  void Push(SqStack &S, SElemType e);//进栈  void Pop(SqStack &S, SElemType &e);//出栈  bool MatchBracket(SqStack S, char a[]); //括号检测函数/*构造一个空栈*/void InitStack(SqStack &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;}/*栈的判空函数*/bool StackEmpty(SqStack S){if (S.base == S.top)return true;else return false;}/*获得栈顶元素*/void GetTop(SqStack S, SElemType &e){if (S.top == S.base) return;elsee = *(S.top - 1);}/*进栈*/void Push(SqStack &S, SElemType e){if (S.top - S.base >= S.stacksize){S.base = (SElemType*)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKINCREAMENT)*sizeof(SElemType));if (!S.base) exit(OVERFLOW);S.top = S.base + S.stacksize;S.stacksize += STACKINCREAMENT;}*S.top++ = e;   //注意：相当于*S.top =e;S.top++;}/*出栈*/void Pop(SqStack &S, SElemType &e){if (S.top == S.base) return;e = *--S.top;   //注意：相当于--S.top;S.top =e;}/*括号匹配的转换函数*/bool MatchBracket(SqStack S, char *a){int length = strlen(a);int i;SElemType e,x;for (i = 0; i < length; i++){switch (a[i]){case '(': case '[': case '{': case '<': Push(S, a[i]); break;case ')':{GetTop(S, e);if (e == '(')Pop(S, x);else return false;}break;case ']':{GetTop(S, e);if (e == '[')Pop(S, x);else return false; }break;case '}':{GetTop(S, e);if (e == '{')Pop(S, x);else return false; }break;case '>':{GetTop(S, e);if (e == '<')Pop(S, x);else return false; }break;default: break;}}if (StackEmpty(S))return true;else return false;}int main(){cout << "请输入一组括号：";char a[50];cin >> a;SqStack s;InitStack(s);if (MatchBracket(s, a))cout << "括号匹配!" << endl;elsecout << "括号不匹配！" << endl;return 0;}

测试结果如下图。

3.行编辑程序

/*******************************************************************************                        数据结构练习--------------------------------------------------------------------------------实 验 名: 栈的应用举例实验说明: 行编辑程序时    间： 2017-7-2   作    者： Elvan*******************************************************************************/#include <stdio.h>  #include <malloc.h>   //malloc,realloc  #include <math.h>     //含有overflow  #include <iostream>using namespace std;#define STACK_INIT_SIZE 100   //栈的初始空间大小  #define STACKINCREAMENT 10    //增加空间/*数据类型定义*/typedef char SElemType;typedef struct{SElemType *base;SElemType *top;int stacksize;}SqStack;//----------------函数声明--------------void InitStack(SqStack &S);//初始化空栈  bool StackEmpty(SqStack S);//判空  void GetTop(SqStack S, SElemType &e);//获得栈顶元素  void Push(SqStack &S, SElemType e);//进栈  void Pop(SqStack &S, SElemType &e);//出栈  void ClearStack(SqStack &S);  //清空栈void DestroyStack(SqStack &S);  //销毁栈void LineEdit(); //行编辑程序/*构造一个空栈*/void InitStack(SqStack &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;}/*栈的判空函数*/bool StackEmpty(SqStack S){if (S.base == S.top)return true;else return false;}/*获得栈顶元素*/void GetTop(SqStack S, SElemType &e){if (S.top == S.base) return;elsee = *(S.top - 1);}/*进栈*/void Push(SqStack &S, SElemType e){if (S.top - S.base >= S.stacksize){S.base = (SElemType*)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKINCREAMENT)*sizeof(SElemType));if (!S.base) exit(OVERFLOW);S.top = S.base + S.stacksize;S.stacksize += STACKINCREAMENT;}*S.top++ = e;   //注意：相当于*S.top =e;S.top++;}/*出栈*/void Pop(SqStack &S, SElemType &e){if (S.top == S.base) return;e = *--S.top;   //注意：相当于--S.top;S.top =e;}/*清空栈*/void ClearStack(SqStack &S){S.top = S.base;}/*销毁栈 */void DestroyStack(SqStack &S){free(S.base);S.base = S.top = NULL;S.stacksize = 0;}/*利用字符栈S,从终端接收一行并传送至调用过程的数据区*/void LineEdit(){SqStack s;InitStack(s);SElemType ch = getchar();SElemType c;while (ch != ' ')  //按空格结束{//EOF为全文结束符if(ch != ' ' &&ch != '\n'){switch (ch){case '#':Pop(s, c);   break;case '@':ClearStack(s);   break;default: Push(s, ch);  break;}}else{int num = s.top - s.base;char *pt = new char[num];//建立一个临时字符数组，用来存放从S中弹出的值 while (s.top != s.base){SElemType e;Pop(s, e); *(pt++) = e;//将弹出的数据存放到临时字符数组中  }for (int i = 1; i <= num; i++)cout << *(--pt);//pt先减1的原因是在（*pt++）操作中当数据输入完成后，pt仍加1，此时因此要先减1  delete[]pt;//销毁临时数组  }ch = getchar();   //从终端接收下一个字符}ClearStack(s);}int main(){LineEdit();} 

测试结果如下图。

4.迷宫行走

/*******************************************************************************                        数据结构练习--------------------------------------------------------------------------------实 验 名: 栈的应用举例实验说明: 迷宫行走时    间： 2017-7-3   作    者： Elvan*******************************************************************************/#include <stdio.h>  #include <malloc.h>   //malloc,realloc  #include <math.h>     //含有overflow  #include <iostream>#include <time.h>using namespace std;#define STACK_INIT_SIZE 100   //栈的初始空间大小  #define STACKINCREAMENT 10    //增加空间#define MAXLEN 10  /*数据类型定义*/typedef struct{int r;  //位置的横坐标  int c;  //位置的纵坐标  }PosType;typedef struct{int ord;//路径中的“序号”PosType seat;  //“行走位置”int di;   //行走的"方向"}SElemType;typedef struct{SElemType *base;SElemType *top;int stacksize;}SqStack;typedef struct{int r;  //迷宫的行数，除去外墙  int c;  //迷宫的列数，除去外墙  char adr[MAXLEN][MAXLEN];}MazeType;  //迷宫类型  //----------------函数声明--------------void InitStack(SqStack &S);//初始化空栈  bool StackEmpty(SqStack S);//判空  void GetTop(SqStack S, SElemType &e);//获得栈顶元素  void Push(SqStack &S, SElemType e);//进栈  void Pop(SqStack &S, SElemType &e);//出栈  void ClearStack(SqStack &S);  //清空栈void DestroyStack(SqStack &S);  //销毁栈void InitMaze(MazeType &maze);  //初始化一个迷宫bool Pass(const MazeType &M, PosType curpos);// 判断当前位置是否可以通过bool Pass(const MazeType &M, PosType curpos);PosType NextPos(PosType curpos, int i);//----------------函数定义--------------/*构造一个空栈*/void InitStack(SqStack &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;}/*栈的判空函数*/bool StackEmpty(SqStack S){if (S.base == S.top)return true;else return false;}/*获得栈顶元素*/void GetTop(SqStack S, SElemType &e){if (S.top == S.base) return;elsee = *(S.top - 1);}/*进栈*/void Push(SqStack &S, SElemType e){if (S.top - S.base >= S.stacksize){S.base = (SElemType*)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKINCREAMENT)*sizeof(SElemType));if (!S.base) exit(OVERFLOW);S.top = S.base + S.stacksize;S.stacksize += STACKINCREAMENT;}*S.top++ = e;   //注意：相当于*S.top =e;S.top++;}/*出栈*/void Pop(SqStack &S, SElemType &e){if (S.top == S.base) return;e = *--S.top;   //注意：相当于--S.top;S.top =e;}/*清空栈*/void ClearStack(SqStack &S){S.top = S.base;}/*销毁栈 */void DestroyStack(SqStack &S){free(S.base);S.base = S.top = NULL;S.stacksize = 0;}/*初始化一个迷宫*/void InitMaze(MazeType &maze){maze.c = 8;  //迷宫的行数  maze.r = 8;  //迷宫的列数  int i, j;for (i = 0; i < 10; ++i){//初始化外墙  maze.adr[0][i] = '#';maze.adr[9][i] = '#';maze.adr[i][0] = '#';maze.adr[i][9] = '#';}srand(time(NULL));for (i = 1; i < 9; ++i)  //生成迷宫  {for (j = 1; j < 9; ++j){int i_rand = rand() % 2;if (i_rand == 1)maze.adr[i][j] = '1';elsemaze.adr[i][j] = '0';}}}/*判断当前位置是否可通*/bool Pass(const MazeType &M, PosType curpos){  if (M.adr[curpos.r][curpos.c] == '1')return true;elsereturn false;}/*探索下一位置并返回下一位置的坐标  */PosType NextPos(PosType curpos, int i){PosType nextPos = curpos;switch (i){case 1:nextPos.c += 1; break;//向东一步  case 2:nextPos.r += 1; break;//向南一步  case 3:nextPos.c -= 1; break;//向西一步  case 4:nextPos.r -= 1; break;//向北一步  default:exit(0);}return nextPos;}/*曾走过但不通留下标记*/void MarkPrint(MazeType &M, PosType curpos){M.adr[curpos.r][curpos.c] = 'x'; //@表示走过但不通  }/*走过的地方留下足迹*/void FootPrint(MazeType &M, PosType curpos){ M.adr[curpos.r][curpos.c] = '*';//表示可通,用*表示  }/*寻找迷宫路径*/bool MazePath(MazeType &M, PosType start, PosType end){//若迷宫M中存在从入口start到出口end的通道，则求得一条存放在栈中，  //并返回TRUE,否则返回FALSE;  SqStack S;InitStack(S);SElemType e;PosType curpos = start;  //设定当前位置为入口位置  int curstep = 1; //探索第一步  do{if (Pass(M, curpos)){//当前位置可以通过，是未曾走过的通道块  FootPrint(M, curpos);   //留下足迹  e.ord = curstep;e.seat = curpos;e.di = 1;Push(S, e);//加入路径  if (curpos.r == end.r && curpos.c == end.c) return true;//到达出口  curpos = NextPos(curpos, 1);  //下一位置是当前位置的东邻  curstep++;  //探索下一步  }else{//当前位置不能通过  if (!StackEmpty(S)){Pop(S, e);while (e.di == 4 && !StackEmpty(S))//栈不空，四周均不通  {//留下不能通过的标记，并退回一步  MarkPrint(M, e.seat);Pop(S, e);}if (e.di < 4){++e.di;//换下一个方向探索  Push(S, e);curpos = NextPos(e.seat, e.di);//设定当前位置是该新方向上的相邻块  }}}} while (!StackEmpty(S));return false;}void PrintMaze(const MazeType &M){//输出迷宫  int i, j;for (i = 0; i < 11; ++i){if (0 == i)printf("  ");elseprintf("%2d", i - 1);//打印列名  }printf("\n");for (i = 0; i < 10; ++i){printf("%2d", i);for (j = 0; j < 10; ++j){printf("%2c", M.adr[i][j]);}printf("\n");}}/*主函数*/int main(){MazeType M;while (1){InitMaze(M);cout << "迷宫为：" << endl;cout << "其中'#'代表外墙，'1'表示通道,'0'表示不可走" << endl;PrintMaze(M);PosType In, Out;cout << "请输入入口坐标：";cin >> In.r >> In.c;cout << "请输入出口坐标：";cin >> Out.r >> Out.c;if (MazePath(M, In, Out)){cout << "其中*表示路径，x表示此路不通:" << endl;PrintMaze(M);}elsecout << "没有通道" << endl;system("pause");}return 0;}

测试结果如下。