栈_STACK的实现

本文中的完整代码你可以在这里：
https://github.com/qeesung/algorithm/tree/master/chapter10/10-1/栈

或者这里：

顺序栈的实现：http://download.csdn.net/detail/ii1245712564/8744663
链式栈的实现：http://download.csdn.net/detail/ii1245712564/8744679
C语言实现链式栈的模板：http://download.csdn.net/detail/ii1245712564/8744691

找到！

栈_STACK

栈（stack）又名堆栈，它是一种运算受限的线性表。其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除运算。这一端被称为栈顶，相对地，把另一端称为栈底。向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈，它是把新元素放到栈顶元素的上面，使之成为新的栈顶元素；从一个栈删除元素又称作出栈或退栈，它是把栈顶元素删除掉，使其相邻的元素成为新的栈顶元素。

这么讲似乎有点抽象，我们就将栈比作一个弹夹，子弹就好比栈中操作的数据元素，我们将子弹一个一个压入弹夹之内（压栈操作），在射击的时候，弹夹将处于弹夹最上方的子弹弹出(出栈操作)。注意，只能弹出处于弹夹最上方的元素，这这是栈操作的一种限制。

栈是一种先进后出(FILO First In Last Out)的数据结构，顾名思义，就是越早进入栈中的元素，进行出栈操作时，这个元素就会越晚被弹出来。好比最先压入弹夹中的子弹是被最后打出的，最后压入的子弹是被最先打出的。

栈的基本操作

首先定义栈的两个基本操作：

• 压栈(Push(Stack , Ele))
• 出栈(Pop(Stack))
• 清空栈(Clear(Stack))
• 得到栈顶元素(TopValue(Stack))

栈的代码实现

这里我们将采用两种方式来实现栈，一种是C++模板的形式，一种是C语言的形式，我们在C语言的实现中，仿照C++实现了一个通用栈模板

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栈的C语言实现

c_stack.h

#ifndef C_STACK_h#define C_STACK_h#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <stdbool.h>struct stackNode_s{    struct stackNode_s * next;// 指向下一个节点};  typedef struct stackNode_s * StackNode;struct stack_s{    StackNode top;    StackNode buttom;};typedef struct stack_s * Stack;/** 创建一个新的栈 */Stack createStack();/** 压栈 */bool push(Stack , StackNode);/** 出栈 */bool pop(Stack , StackNode *);/** 得到栈顶元素的值 */bool topValue(Stack , StackNode *);#endif

在上面的代码里面，栈节点的结构我们只定义了一个指向下一个节点的指针，并没有任何实际的数据，这里不是错误。

c_stack.c

#include "c_stack.h"#include <stdlib.h>#include <stdio.h>/** 创建一个栈 */Stack createStack(){    Stack newStack = (Stack)malloc(sizeof(struct stack_s));    if(newStack == NULL)        return NULL;    // 创建一个头部节点，头结点来表示栈底部    newStack->buttom = (StackNode)malloc(sizeof(struct stackNode_s));    if(newStack->buttom == NULL)    {        free(newStack);        return NULL;    }    // 初始化一些数据    newStack->buttom->next =NULL;    newStack->top = newStack->buttom;    return newStack;}/** 入栈操作 */bool push(Stack stack , StackNode stackNode){       if(stack == NULL ||\       stack->top == NULL ||\       stack->buttom == NULL ||\       stackNode == NULL)        return false;    stackNode->next = NULL;    /** 对一个stack Node 压栈 */    stack->top->next = stackNode;    stack->top = stackNode;    return true;}/** 出栈操作 */bool pop(Stack stack, StackNode * stackNode){    if(stack == NULL ||\       stack->top == NULL ||\       stack->buttom == NULL ||\       stackNode == NULL)        return false;    // 空栈    if(stack->top == stack->buttom)        return false;    /** 找到top的前一个元素 */    StackNode lastNode = stack->buttom;    while(lastNode->next!=stack->top)    {        lastNode = lastNode->next;    }    StackNode tempNode = stack->top;    *stackNode = tempNode;    stack->top = lastNode;    stack->top->next = NULL;    return true;}/** 得到栈顶元素 */bool topValue(Stack stack , StackNode * stackNode){    if(stack == NULL ||\       stack->top == NULL ||\       stack->buttom == NULL ||\       stackNode == NULL)        return false;    // 空栈    if(stack->top == stack->buttom)        return false;    *stackNode = stack->top;    return true;}

注意上面只是一个栈的模板，如果我们要添加对应的数据，那么就要实例化这个模板，下面是实例化一个int类型的栈

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c_stack_int.h

#ifndef C_STACK_INT_H#define C_STACK_INT_H#include "c_stack.h"#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <stdbool.h>struct int_stackNode_s{    StackNode stackNode;    int data;// 这个是实际的数据};typedef struct int_stackNode_s * IntStackNode;bool push_intStack(Stack , int number);bool pop_intStack(Stack , int * number);bool topValue_intStack(Stack , int * number);void print_intStack(Stack);void destory_intStack(Stack);void clear(Stack);#endif

基于上面的栈模板，实现对应的int栈操作

c_stack_int.c

#include "c_stack_int.h"#include <stdlib.h>/** 释放一个栈的递归操作函数 */static void freeList(StackNode tempNode);/** 压栈 */bool push_intStack(Stack stack , int number){    IntStackNode newNode = (IntStackNode)malloc(sizeof(struct int_stackNode_s));    if(newNode == NULL)         return false;    newNode->data = number;    return push(stack , (StackNode)newNode);//这里用模板里面的压栈操作来实现！}/** 出栈 */bool pop_intStack(Stack stack , int * number){    if(number == NULL)        return false;    StackNode popNode;    if(!pop(stack , &popNode))        return false;    IntStackNode intPopNode = (IntStackNode)popNode;    *number = intPopNode->data;    free(intPopNode);    return true;}/** 得到栈顶元素 */bool topValue_intStack(Stack stack , int * number){    if(number == NULL)        return false;    StackNode topNode;    if(!topValue(stack , &topNode))        return false;    IntStackNode intTopNode = (IntStackNode)topNode;    *number = intTopNode->data;    return true;}/** 打印一个栈 */void print_intStack(Stack stack){    if(stack == NULL)        return;    StackNode tempNode = stack->buttom->next;    while(tempNode!=NULL)    {        IntStackNode intNode = (IntStackNode)tempNode;        printf("%d\t",intNode->data);        tempNode = tempNode->next;    }    printf("\n");}/** 摧毁一个栈 */void destory_intStack(Stack stack){    if(stack == NULL ||\       stack->buttom == NULL ||\       stack->top == NULL)        return;    StackNode tempNode = stack->buttom;    freeList(tempNode);}/** 清空一个栈 */void clear(Stack stack){    if(stack == NULL ||\       stack->buttom == NULL ||\       stack->top == NULL)        return;    StackNode tempNode = stack->buttom->next;    freeList(tempNode);    stack->top = stack->buttom;}static void freeList(StackNode tempNode){    while(tempNode!=NULL)    {        StackNode temp = tempNode->next;        free((IntStackNode)tempNode);        tempNode = temp;    }}

注意在上面的代码里面，压栈操作和出栈操作都不是重新实现一遍，而是通过栈模板的push(),pop()操作来实现的

push_intStack()  --基于-> push(stack , (StackNode)newNode);pop_intStack() --基于-> pop(stack , &popNode)topValue_intStack --基于-> topValue(stack , &topNode)

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测试C语言实现的栈

运行结果
test push ——————————————-
pushed 10
pushed 11
test push ——————————————-

test top ——————————————-
top data is 11
test top ——————————————-

test pop ——————————————-
get pop number 11
get pop number 10
pop failed
test pop ——————————————-

test all ——————————————-
pushed 12
top data is 12
get pop number 12
pop failed
test all ——————————————-

栈的C++实现

C++里面有一个非常好用的东西，就是模板，我们借用模板之手实现栈,下面是一个通用接口

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stack.h

#ifndef STACK_H#define STACK_H// 此类不可实例化template <class Elem> class Stack{public:    // 清空栈    virtual void clear() = 0;    // 压入栈    virtual bool push(const Elem & ele) =0;    // 出栈    virtual bool pop(Elem & ele)=0;    // 得到栈顶元素    virtual bool topValue(Elem & ele )const =0;    // 得到栈长度    virtual int length() const =0;};  #endif

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子类化上面的Stack,实现对应的接口功能

arrayBaseStack.h

#ifndef ARRAYBASE_STACK_H#define ARRAYBASE_STACK_H#include "stack.h"template <class Elem>class ArrayBaseStack : public Stack<Elem>{private:    int top;// 指示栈顶位置    int size;// 指示整个栈的长度    Elem * array;// 指示数组public:    ArrayBaseStack(int _size=10);    ~ArrayBaseStack();    // 清空栈    void clear() ;    // 压入栈    bool push(const Elem & ele);    // 出栈    bool pop(Elem & ele);    // 得到栈顶元素    bool topValue(Elem & ele )const;    // 得到栈长度    int  length() const;    // 打印整个栈    void printStack() const;}; #include "arrayBaseStack.cc"#endif

在源文件中实现接口功能

arrayBaseStack.cc

#include <iostream>template <class Elem>ArrayBaseStack<Elem>::ArrayBaseStack(int _size):size(_size){    array = new Elem[size];    top=-1;}template <class Elem>ArrayBaseStack<Elem>::~ArrayBaseStack(){    delete [] array;}template <class Elem>void ArrayBaseStack<Elem>::clear(){    top = -1;}template <class Elem>bool ArrayBaseStack<Elem>::push(const Elem & ele){    if(top == size-1)        return false;    array[++top]=ele;    return true;}template <class Elem>bool ArrayBaseStack<Elem>::pop(Elem & ele){    if(top == -1)        return false;    ele = array[top--];    return true;}template <class Elem>bool ArrayBaseStack<Elem>::topValue(Elem & ele )const{    if(top == -1)        return false;    ele = array[top];    return true;}// 得到栈长度template <class Elem>int  ArrayBaseStack<Elem>::length() const{    return top+1;}// 打印整个栈template <class Elem>void ArrayBaseStack<Elem>::printStack() const{       for (int i = 0; i <= top; ++i)    {        std::cout<<array[i]<<"\t";    }    std::cout<<std::endl;}

怎么样，是不是比C语言版本的容易好多

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测试C++实现的栈
运行结果：
pushed 0
pushed 1
pushed 2
pushed 3
pushed 4
pushed 5
pushed 6
pushed 7
pushed 8
pushed 9
pushed 10
pushed 11

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

get 11
get 10
get 9
get 8
get 7
get 6
get 5
get 4
get 3
get 2
get 1
get 0

结论

C++就是比C语言好用啊！( ¯ □ ¯ )