栈的两种C++实现

 

 栈是应用最广泛的数据结构之一，很有必要对其进行一些总结。

栈（stack）是限制插入和删除只能在一个位置上进行的表，该位置是表的末端，叫做栈的顶（top），它是后进先出（LIFO）的。对栈的基本操作只有push（进栈）和pop（出栈）两种，前者相当于插入，后者相当于删除最后的元素。

栈本质上是一种受限制的表，所以可以使用任何一种表的形式来实现它，最常用的是使用链表和数组。

使用链表的特点：不需要指定其大小，不会浪费空间；进栈和出栈涉及到动态内存的申请释放，时间花销大；

使用数组的特点：需要指定其大小，有可能浪费空间，也可能空间不够用；进栈和出栈不涉及动态内存的申请释放，因此时间上几乎没有花销；另外支持随机存取。

 

结论：一般使用链表是首选，除非满足两个条件：1.对运行时的效率要求极高；2.能够预知栈需要的空间大小。

 

 下面是利用单链表实现的栈：

/*stack.h  (slist.h is the heaher file of single list class SList)*/  #include "slist.h"     template<typename T>  class Stack  {  public: //不需要自行定义copying函数，编译器自动的合成的版本工作正常：调用基类和各个数据成员的相应的copying函数。     Stack();      Stack(const T& initdata);      ~Stack();  public:      int IsEmpty() const;      void MakeEmpty();//清空。       int GetCount() const;      //void DisposeStack();//清空。对于用链表实现的Stack，这两个清空的含义相同，对于用数组实现的，两者含义不一样。       int Push(T data);      int Pop(T *data = NULL);      int Top(T *data) const;    private:       SList<T> slist;  };      template<typename T>  inline Stack<T>::Stack():slist()  {  }    template<typename T>  inline Stack<T>::Stack(const T& initdata):slist(initdata)  {  }    template<typename T>  inline Stack<T>::~Stack()  {  }    template<typename T>  inline int Stack<T>::IsEmpty() const  {      return slist.IsEmpty();  }    template<typename T>  inline void Stack<T>::MakeEmpty()  {      slist.RemoveAll();  }    template<typename T>  inline int Stack<T>::GetCount() const  {      return slist.GetCount();  }  /*template<typename T> inline void Stack<T>::DisposeStack() {     slist.RemoveAll(); }*/    template<typename T>  inline int Stack<T>::Push(T data)  {      return slist.AddHead(data);  }    template<typename T>  inline int Stack<T>::Pop(T *data)  {      if (IsEmpty())          return 0;        if (data)          Top(data);        slist.RemoveHead();      return 1;  }    template<typename T>  inline int Stack<T>::Top(T *data) const  {      ASSERT(data);        if (IsEmpty())          return 0;        *data = slist.GetHead();      return 1;  }  

 

下面是利用数组实现的栈： 

 

/*stackarray.h*/#ifndef __STACKARRAY_H__#define __STACKARRAY_H__#include <assert.h>const int EmptyTOS=-1;const int MinStackSize=5;const int MaxStackSize=500;template<typename T>class StackArray{public:StackArray(int maxsize=MaxStackSize);StackArray(const StackArray<T>& other);StackArray<T>& operator=(const StackArray<T>& other);~StackArray();public:int IsEmpty() const;void MakeEmpty();int GetCount() const;int IsFull();int Resize(int newmaxsize);//change the capacity.int Push(const T& data);int Pop(T *data = NULL);int Top(T *data) const;private:void DisposeStack();//释放数组所占的内存，即栈被销毁.private:int capacity;int tos;//Top of stack for now.T* array;};template<typename T>inline StackArray<T>::StackArray(int maxsize):capacity(maxsize),tos(EmptyTOS),array(NULL){ASSERT(capacity>=MinStackSize);try{array=new T[capacity];}catch(std::bad_alloc&){}}template<typename T>inline StackArray<T>::StackArray(const StackArray<T>& other):capacity(other.capacity),tos(other.tos),array(NULL){try{array=new T[capacity];}catch(std::bad_alloc&){}if(tos>=0&&tos<capacity){for(i=0;i<=tos;i++){array[i]=other.array[i];}}}template<typename T>inline StackArray<T>& StackArray<T>::operator=(const StackArray<T>& other){if(this==&other){return *this;}if(array!=NULL){delete [] array;}capacity=other.capacity;tos=other.tos;if(tos>=0&&tos<capacity){for(i=0;i<=tos;i++){array[i]=other.array[i];}}return *this;}template<typename T>inline StackArray<T>::~StackArray(){DisposeStack();}template<typename T>inline void StackArray<T>::DisposeStack(){capacity=0;tos=EmptyTOS;if(array){delete [] array;}}template<typename T>inline int StackArray<T>::IsEmpty() const{ return EmptyTOS==tos;}template<typename T>inline void StackArray<T>::MakeEmpty(){tos=EmptyTOS;}template<typename T>inline int StackArray<T>::GetCount() const{return tos+1;}template<typename T>inline int StackArray<T>::IsFull(){return tos>=capacity-1;}template<typename T>inline int StackArray<T>::Resize(int newmaxsize){DisposeStack();capacity=newmaxsize;tos=EmptyTOS;try{array=new T[newmaxsize];}catch(std::bad_alloc&){return 0;}return 1;}template<typename T>inline int StackArray<T>::Push(const T& data){if(IsFull()){return 0;}else{array[++tos]=data;return 1;}}template<typename T>inline int StackArray<T>::Pop(T* data=NULL){if(IsEmpty()){return 0;}else{if(data){*data=array[tos];}--tos;return 1;}}template<typename T>inline int StackArray<T>::Top(T* data) const{if(IsEmpty()){return 0;}else{*data=array[tos];return 1;}}#endif  // __STACKARRAY_H__