算法速成（5）栈

在程序设计中，栈的使用还是非常广泛的，比如有“括号匹配问题“，”html结构匹配问题“。

所以说掌握了”栈“的使用，对我们学习算法还是很有帮助的。

 

一： 概念

         栈，同样是一种特殊的线性表，是一种Last In First Out（LIFO)的形式，现实中有很多这样的例子，

     比如：食堂中的一叠盘子，我们只能从顶端一个一个的取。

 

二：存储结构

        ”栈“不像”队列“，需要两个指针来维护，栈只需要一个指针就够了，这得益于栈是一种一端受限的线性表。

      这里同样用”顺序结构“来存储这个”栈“，top指针指向栈顶，所有的操作只能在top处。

         

代码段：

 1 #region 栈的数据结构 2     /// <summary> 3 /// 栈的数据结构 4 /// </summary> 5     public class SeqStack<T> 6     { 7         public T[] data; 8  9         /// <summary>10 /// 栈顶指针11 /// </summary>12         public int top = -1;13 14         public SeqStack(int lenth)15         {16             data = new T[lenth];17         }18     }19     #endregion

 

三：常用操作

        栈的操作有：①初始化栈，②入栈，③出栈，④获取栈顶。

 

1: 初始化栈

        这个还是比较简单的，初始化栈时，设置默认top指针为-1，这个就不用图来展示了。

 

代码段：

 1 #region 栈的初始化操作 2         /// <summary> 3 /// 栈的初始化操作 4 /// </summary> 5 /// <typeparam name="T"></typeparam> 6 /// <returns></returns> 7         public SeqStack<T> SeqStackInit<T>(int length) 8         { 9             SeqStack<T> seqStack = new SeqStack<T>(length);10 11             seqStack.top = -1;12 13             return seqStack;14         }15         #endregion

2：入栈

       这个操作主要就是做两件事情：① 将元素从栈顶压入，② top指针自增。

代码段：

 1 #region 入栈 2         /// <summary> 3 /// 入栈 4 /// </summary> 5 /// <typeparam name="T"></typeparam> 6 /// <param name="seqStack"></param> 7 /// <param name="data"></param> 8         public void SeqStackPush<T>(SeqStack<T> seqStack, T data) 9         {10             if (SeqStackIsFull(seqStack))11                 throw new Exception("不好意思，栈溢出");12 13             seqStack.data[++seqStack.top] = data;14         }15         #endregion

 

3：出栈

      同样跟“入栈”类似，需要做两件事情，①干掉top处的元素，②top指针自减。

代码段

 1 #region 出栈 2         /// <summary> 3 /// 出栈 4 /// </summary> 5 /// <typeparam name="T"></typeparam> 6 /// <param name="seqStack"></param> 7 /// <returns></returns> 8         public T SeqStackPop<T>(SeqStack<T> seqStack) 9         {10             if (SeqStackIsEmpty(seqStack))11                 throw new Exception("呜呜，栈已空");12 13             seqStack.data[seqStack.top] = default(T);14 15             return seqStack.data[--seqStack.top];16         }17         #endregion

 

4：获取栈顶元素

      这个很简单，跟“出栈”唯一不同的是不破坏栈顶元素，只是翻出来看看而已。

 

代码段

 1 #region 获取栈顶 2         /// <summary> 3 /// 获取栈顶 4 /// </summary> 5 /// <typeparam name="T"></typeparam> 6 /// <param name="seqStack"></param> 7 /// <returns></returns> 8         public T SeqStackPeek<T>(SeqStack<T> seqStack) 9         {10             if (SeqStackIsEmpty(seqStack))11                 throw new Exception("栈已空");12 13             return seqStack.data[seqStack.top];14         }15         #endregion

 

总的运行代码如下

using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;namespace SeqStack{    class Program    {        static void Main(string[] args)        {            SeqStackClass stackManager = new SeqStackClass();            SeqStack<Student> seqStack = stackManager.SeqStackInit<Student>(10);            Console.WriteLine("********************  压入ID=1,ID=2,ID=3的元素  ***********************\n");            //压入ID=1,ID=2,ID=3的元素            stackManager.SeqStackPush(seqStack, new Student() { ID = 1, Name = "一线码农", Age = 23 });            stackManager.SeqStackPush(seqStack, new Student() { ID = 2, Name = "huangxincheng520", Age = 23 });            stackManager.SeqStackPush(seqStack, new Student() { ID = 3, Name = "51cto", Age = 23 });            Console.WriteLine(".... 压入成功，当前栈中元素有：" + stackManager.SeqStackLen(seqStack) + "个");            Console.WriteLine("\n******************  查看栈顶元素  ********************");            var result = stackManager.SeqStackPeek(seqStack);            Console.WriteLine("栈顶元素为：ID=" + result.ID + ",Name=" + result.Name + ",Age=" + result.Age);            Console.WriteLine("\n********************  弹出栈顶元素  ***********************");            stackManager.SeqStackPop(seqStack);            Console.WriteLine("\n******************  查看栈中的元素  ********************");            for (int i = 0; i < stackManager.SeqStackLen(seqStack); i++)            {                Console.WriteLine("栈顶元素为：ID=" + seqStack.data[i].ID + ",Name=" + seqStack.data[i].Name + ",Age=" + seqStack.data[i].Age);            }            Console.Read();        }    }    #region 学生数据实体    /// <summary>/// 学生数据实体/// </summary>    public class Student    {        public int ID { get; set; }        public string Name { get; set; }        public int Age { get; set; }    }    #endregion    #region 栈的数据结构    /// <summary>/// 栈的数据结构/// </summary>    public class SeqStack<T>    {        public T[] data;        /// <summary>/// 栈顶指针/// </summary>        public int top = -1;        public SeqStack(int lenth)        {            data = new T[lenth];        }    }    #endregion    public class SeqStackClass    {        #region 栈的初始化操作        /// <summary>/// 栈的初始化操作/// </summary>/// <typeparam name="T"></typeparam>/// <returns></returns>        public SeqStack<T> SeqStackInit<T>(int length)        {            SeqStack<T> seqStack = new SeqStack<T>(length);            seqStack.top = -1;            return seqStack;        }        #endregion        #region 判断栈是否为空        /// <summary>/// 判断栈是否为空/// </summary>/// <typeparam name="T"></typeparam>/// <param name="seqStack"></param>/// <returns></returns>        public bool SeqStackIsEmpty<T>(SeqStack<T> seqStack)        {            return seqStack.top == -1;        }        #endregion        #region 清空栈        /// <summary>/// 清空栈/// </summary>/// <typeparam name="T"></typeparam>/// <param name="seqStack"></param>        public void SeqStackClear<T>(SeqStack<T> seqStack)        {            seqStack.top = -1;        }        #endregion        #region 栈是否已满        /// <summary>/// 栈是否已满/// </summary>/// <typeparam name="T"></typeparam>/// <param name="seqStack"></param>        public bool SeqStackIsFull<T>(SeqStack<T> seqStack)        {            return seqStack.top == seqStack.data.Length;        }        #endregion        #region 入栈        /// <summary>/// 入栈/// </summary>/// <typeparam name="T"></typeparam>/// <param name="seqStack"></param>/// <param name="data"></param>        public void SeqStackPush<T>(SeqStack<T> seqStack, T data)        {            if (SeqStackIsFull(seqStack))                throw new Exception("不好意思，栈溢出");            seqStack.data[++seqStack.top] = data;        }        #endregion        #region 出栈        /// <summary>/// 出栈/// </summary>/// <typeparam name="T"></typeparam>/// <param name="seqStack"></param>/// <returns></returns>        public T SeqStackPop<T>(SeqStack<T> seqStack)        {            if (SeqStackIsEmpty(seqStack))                throw new Exception("呜呜，栈已空");            seqStack.data[seqStack.top] = default(T);            return seqStack.data[--seqStack.top];        }        #endregion        #region 获取栈顶        /// <summary>/// 获取栈顶/// </summary>/// <typeparam name="T"></typeparam>/// <param name="seqStack"></param>/// <returns></returns>        public T SeqStackPeek<T>(SeqStack<T> seqStack)        {            if (SeqStackIsEmpty(seqStack))                throw new Exception("栈已空");            return seqStack.data[seqStack.top];        }        #endregion        #region 获取栈中元素个数        /// <summary>/// 获取栈中元素个数/// </summary>/// <typeparam name="T"></typeparam>/// <param name="seqStack"></param>/// <returns></returns>        public int SeqStackLen<T>(SeqStack<T> seqStack)        {            return seqStack.top + 1;        }        #endregion    }}