栈的简介与C++模板实现

何为栈？

栈(Stack)是一种线性存储结构，它具有如下特点：

栈中的数据元素遵守“先进后出”(First In Last Out)的原则，简称FILO结构。限定只能在栈顶进行插入和删除操作。

栈的相关概念与操作

1.栈顶与栈底：允许元素插入与删除的一端称为栈顶，另一端称为栈底。
2.压栈：栈的插入操作，叫做进栈，也称压栈、入栈。
3.弹栈：栈的删除操作，也叫做出栈。
4.求栈的大小
5.求栈顶元素的值
6.判断栈是否为空

ps：压栈的过程中，栈顶为位置一直在向上移动，而栈底是固定不变的。
类似，弹栈的过程中，栈顶为位置一直在向上移动，而栈底是固定不变的。

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栈是一种线性结构，能以数组或链表作为底层数据结构来实现。

基于数组的栈实现

通常以数组头为栈底，数组尾为栈顶。

/*栈的抽象数据类型*/template <typename T>class ArrayStack{public:    //初始化，指定模拟栈的容量　和　目前大小    ArrayStack(int s,int a=0):maxsize(s),count(a) {}    //~ArrayStack();public:    T top();                //获取栈顶元素    void push(T a);         //压栈    T pop();                //弹栈    bool isEmpty();         //判断是否为空    int size();             //栈的大小private:    int count;      //栈的元素数量    int maxsize;    //栈的容量    T  array[10];   //底层数据结构为数组};

具体实现

template <typename T>bool ArrayStack<T>::isEmpty()       //栈的判空{    return count==0;  };template <typename T>int ArrayStack<T>::size()           //栈的大小{    return count;};template <typename T>void ArrayStack<T>::push(T a)       //压栈{    if(count != maxsize)        array[count++] = a;};template <typename T>T ArrayStack<T>::pop()              //弹栈{    if(count != 0)        return array[--count];};template <typename T>T ArrayStack<T>::top()              //获取栈顶元素{    if(count != 0)        return array[count-1];};

主函数

int main(){    ArrayStack<int> p(5);    for(int i=0; i<5; i++)        p.push(i);    cout << "栈的大小为：" << p.size() << endl;    cout << "栈顶元素：" << p.top() << endl;    cout << "依次出栈: " << endl;    while(!p.isEmpty())    {        cout << p.pop() << endl;    }    return 0;}

输出结果：

栈的大小为：5栈顶元素：4依次出栈: 43210

本例中指定栈的大小后就不支持扩容，栈满后就无法再进行压栈操作。

基于链表的栈实现

以链表头作为栈顶，方便结点的删除和插入，压栈后的新结点将一直出现在链表的头部。如下图所示，很清晰直观，不再啰嗦。

链表结点

/*链表结点，即栈中的元素*/template <typename T>struct Node{    Node(T t):value(t),next(NULL) {}    Node():next(NULL){}public:    T value;        //结点元素的值    Node<T>* next;  //链表结点指针};

栈的抽象数据类型

/*基于链表的栈的ADT*/template <typename T>class LinkStack{public:    //构造函数    LinkStack(int icount=0):count(icount) {}    //几种操作    bool isEmpty();    int size();    void push(T t);    T pop();    T top();private:    Node<T>* phead; //头指针    int count;      //栈中元素的数量};

具体实现

/*返回栈的大小*/template <typename T>int LinkStack<T>::size(){    return count;};template <typename T>bool LinkStack<T>::isEmpty(){    return count==0;};template <typename T>void LinkStack<T>::push(T t){    Node<T> *pnode = new Node<T>(t);    pnode -> next = phead -> next;    phead -> next = pnode;    count++;};template <typename T>T LinkStack<T>::pop(){    if(phead-> next != NULL)    {        Node<T>* pdel = phead -> next;        phead -> next = pdel -> next;        T value = pdel -> value;        delete pdel;        count--;        return value;    }};template <typename T>T LinkStack<T>::top(){    if(phead -> next != NULL)        return phead -> next -> value;};

上面具体操作的实现和基于数组的相似~

主函数实例

int main(){    LinkStack <string> lstack;    lstack.push("!!!");    lstack.push("linux");    lstack.push("hello");    cout << "栈的大小：" << lstack.size() << endl;    cout << "栈顶元素: " << lstack.top() << endl;    cout << "栈元素：" << endl;    while(!lstack.isEmpty())    {        cout << lstack.pop() << endl;    }    cout << "栈的大小：" << lstack.size() << endl;    return 0;}

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　　本文简单的介绍了一下栈的相关概念，主要是用C++模板实现基于数组和链表的栈，希望对大家有所帮助。