数据结构基础(6) --顺序栈的设计与实现
来源:互联网 发布:三国网络 编辑:程序博客网 时间:2024/05/21 22:48
栈是一种只允许在一端进行插入或删除操作的线性表.其特点为:先进后出(FILO)/后进先出(LIFO);
栈 VS. 队列
栈和队列都是动态集合, 但在栈中, 可以去掉的是最近插入的那一个,:栈实现了一种后进先出(last-in, first-out)的策略;类似的, 在队列中, 可以去掉的元素总是在集合中存在时间最长的那一个:队列实现了先进先出(first-in, first-out)的策略[下一篇我们着重复习队列].
栈的示意图:
- //顺序栈的实现与解析
- template <typename Type>
- class MyStack
- {
- template <typename T>
- friend ostream &operator<<(std::ostream &os, const MyStack<T> &stack);
- public:
- MyStack(int stackCapacity = 16);
- ~MyStack();
- bool isEmpty() const;
- void push(const Type &item);
- void pop() throw (std::range_error);
- const Type &top() const throw(std::range_error);
- private:
- Type *m_stack;
- int m_top;
- int m_capacity;
- };
- template <typename Type>
- MyStack<Type>::MyStack(int stackCapacity):m_capacity(stackCapacity)
- {
- if (m_capacity < 1)
- throw std::range_error("new size must >= 1");
- //申请内存并构造对象
- m_stack = new Type[m_capacity];
- if (m_stack == NULL)
- throw std::bad_alloc();
- m_top = -1;
- }
- template <typename Type>
- MyStack<Type>::~MyStack()
- {
- //析构对象并释放内存
- delete []m_stack;
- m_stack = NULL;
- m_top = -1; //将top指针指向无效
- m_capacity = 0;
- }
- //全局函数:数组放大/缩小
- template <typename Type>
- static void changeSize1D(Type *&array, int oldSize, int newSize)
- throw (std::range_error, std::bad_alloc)
- {
- if (newSize < 0)
- throw std::range_error("new size must >= 0");
- Type *tmp = new Type[newSize];
- if (tmp == NULL)
- throw std::bad_alloc();
- int minSize = std::min(oldSize, newSize);
- std::copy(array, array+minSize, tmp);
- delete []array; //将原数组释放掉
- array = tmp; //将原指针指向新申请的数组
- }
- template <typename Type>
- void MyStack<Type>::push(const Type &item)
- {
- //数组最大容量为m_capacity, 因此数组的最大下标为m_capacity-1
- if (m_top >= m_capacity-1)
- {
- changeSize1D(m_stack, m_capacity, m_capacity * 2); //一次扩容2倍
- m_capacity *= 2;
- }
- //将元素插入栈顶
- m_stack[++ m_top] = item;
- }
- //栈是否为空
- template <typename Type>
- inline bool MyStack<Type>::isEmpty() const
- {
- return -1 == m_top;
- }
- template <typename Type>
- inline const Type &MyStack<Type>::top() const
- throw (std::range_error)
- {
- if (isEmpty())
- throw std::range_error("stack is empty");
- return m_stack[m_top]; //返回栈顶元素
- }
- template <typename Type>
- inline void MyStack<Type>::pop()
- throw (std::range_error)
- {
- if (isEmpty())
- throw std::range_error("stack is empty");
- //注意:如果该栈保存的对象类型的元素, 则需要显示调用其析构函数,
- //同时还需要将栈顶指针下移
- m_stack[m_top --].~Type();
- }
- //输出栈的所有内容,以便测试
- template <typename Type>
- ostream &operator<<(ostream &os, const MyStack<Type> &stack)
- {
- os << stack.m_stack[0];
- for (int i = 1; i <= stack.m_top; ++i)
- os << ' ' << stack.m_stack[i];
- return os;
- }
附-测试代码
- int main()
- {
- MyStack<int> iStack;
- iStack.push(10);
- iStack.push(22);
- iStack.push(15);
- cout << iStack << endl;
- try
- {
- cout << "Top = " << iStack.top() << endl;
- iStack.pop();
- cout << "Top = " << iStack.top() << endl;
- iStack.pop();
- cout << "Top = " << iStack.top() << endl;
- iStack.pop();
- cout << "Top = " << iStack.top() << endl;
- }
- catch (const std::exception &e)
- {
- cout << e.what() << endl;
- }
- }
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