栈定义及其基本操作,顺序栈和链栈

来源:互联网 发布:淘宝开店怎么装修店铺 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 16:47

 栈和队列是两种特殊的线性表,它们的逻辑结构和线性表相同,只是其运算规则较线性表有更多的限制,故又称它们为运算受限的线性表。栈和队列被广泛应用于各种程序设计中。

栈的定义及基本运算

1、栈的定义
    栈(Stack)是限制仅在表的一端进行插入和删除运算的线性表。
  (1)通常称插入、删除的这一端为栈顶(Top),另一端称为栈底(Bottom)。
  (2)当表中没有元素时称为空栈
  (3)栈为后进先出(Last In FirstOut)的线性表,简称为LIFO表
    栈的修改是按后进先出的原则进行。每次删除(退栈)的总是当前栈中"最新"的元素,即最后插入(进栈)的元素,而最先插入的是被放在栈的底部,要到最后才能删除。
          

  【示例】元素是以a1,a2,…,an的顺序进栈,退栈的次序却是an,an-1,…,a1

2、栈的基本运算
(1)InitStack(S)
    构造一个空栈S。
(2)StackEmpty(S)
    判栈空。若S为空栈,则返回TRUE,否则返回FALSE。
(3)StackFull(S)
    判栈满。若S为满栈,则返回TRUE,否则返回FALSE。
注意:
     
该运算只适用于栈的顺序存储结构。
(4)Push(S,x)
    进栈。若栈S不满,则将元素x插入S的栈顶。
(5)Pop(S)
    退栈。若栈S非空,则将S的栈顶元素删去,并返回该元素。
(6)StackTop(S)
    取栈顶元素。若栈S非空,则返回栈顶元素,但不改变栈的状态。

顺序栈

    栈的顺序存储结构简称为顺序栈,它是运算受限的顺序表。
1、 顺序栈的类型定义
  #define StackSize 100 //假定预分配的栈空间最多为100个元素
  typedef char DataType;//假定栈元素的数据类型为字符
  typedef struct{
     DataType data[StackSize];
     int top;
    }SeqStack; 
  注意:
   
  ①顺序栈中元素用向量存放
    ②栈底位置是固定不变的,可设置在向量两端的任意一个端点
    ③栈顶位置是随着进栈和退栈操作而变化的,用一个整型量top(通常称top为栈顶指针)来指示当前栈顶位置,top指向-1,即顶端存储单元地址的前一位,加1指向第一个单元,代表含有一个元素!

2、顺序栈的基本操作 
  
前提条件:
    设S是SeqStack类型的指针变量。若栈底位置在向量的低端,即S->data[0]是栈底元素。
(1) 进栈操作
    进栈时,需要将S->top加1
  注意:
    ①S->top==StackSize-1表示栈满
  ②"上溢"现象--当栈满时,再做进栈运算产生空间溢出的现象。
     上溢是一种出错状态,应设法避免。

(2) 退栈操作
    退栈时,需将S->top减1
  注意:
     
①S->top<0表示空栈
    ②"下溢"现象——当栈空时,做退栈运算产生的溢出现象。
     下溢是正常现象,常用作程序控制转移的条件。
顺序栈在进栈和退栈操作时的具体变化情况【参见动画演示】

3、顺序栈的基本运算
(1) 置栈空
  void InitStack(SeqStack *S)
   {//将顺序栈置空
      S->top=-1;
   

(2) 判栈空

  int StackEmpty(SeqStack *S)
    {
       returnS->top==-1;
    }

(3) 判栈满
  int StackFull(SeqStack *SS)
    {
      return S->top==StackSize-1;
    }

(4) 进栈
  void Push(S,x)
    {
      if (StackFull(S))
            Error("Stack overflow"); //上溢,退出运行
      S->data[++S->top]=x;//栈顶指针加1后将x入栈
    }

(5) 退栈
  DataType Pop(S)
    {
     if(StackEmpty(S))
          Error("Stack underflow"); //下溢,退出运行
     returnS->data[S->top--];//栈顶元素返回后将栈顶指针减1
    }

(6) 取栈顶元素
  DataType StackTop(S)
    {
      if(StackEmpty(S))
          Error("Stack is empty");
      return S->data[S->top];
    }

4、两个栈共享同一存储空间
    当程序中同时使用两个栈时,可以将两个栈的栈底设在向量空间的两端,让两个栈各自向中间延伸。当一个栈里的元素较多,超过向量空间的一半时,只要另一个栈的元素不多,那么前者就可以占用后者的部分存储空间。
   只有当整个向量空间被两个栈占满(即两个栈顶相遇)时,才会发生上溢。因此,两个栈共享一个长度为m的向量空间和两个栈分别占用两个长度为 └ m/2┘和┌m/2┐的向量空间比较,前者发生上溢的概率比后者要小得多。
      

    具体方法【参见动画演示】

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