【奇妙的数据结构世界】用图像和代码对堆栈的使用进行透彻学习 | C++

第十章 堆栈

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目录

第十章 堆栈

●前言

●一、堆栈是什么？

1.简要介绍

●二、堆栈操作的关键代码段

1.类型定义

2.顺序栈的常用操作

3.链式栈的常用操作

●总结

前言

简单来说，数据结构是一种辅助程序设计并且进行优化的方法论，它不仅讨论数据的存储与处理的方法，同时也考虑到了数据彼此之间的关系与运算，从而极大程度的提高程序执行的效率，减少对内存空间的占用等。不同种类的数据结构适用于不同的程序应用，选择合适正确的数据结构，可以让算法发挥出更大的性能，给设计的程序带来更高效率的算法。

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一、堆栈是什么？

1.简要介绍

堆栈是一组相同的数据类型的组合，所有的操作均在堆栈的顶端去进行，具有后进先出的特性。它是一种抽象的数据结构，具有两个显著特性：①只能从栈顶去进行存取数据的操作；②数据的存取符合后进先出的原则；栈它可以分为顺序栈和链式栈两种类型，它们在不同的问题中都会有广泛的应用。要特别注意链式栈指针域的指针指向，它与基本的链表有一定的差异。两种数据结构的类型如下图所示：

二、堆栈操作的关键代码段

1.类型定义

①顺序栈存储结构的定义

typedef struct {
	selemtype* base;    //栈底指针
	selemtype* top;    //栈顶指针
	int stacksize;		//堆栈大小
}sqstack;

②链式栈存储结构的定义

typedef struct stacknode{
	selemtype data;  //数据元素
	struct stacknode* next;  //指针域
}stacknode,*linklist;
linklist s;   //指针

2.顺序栈的常用操作

①顺序栈的初始化

void initstack(sqstack& s)
{
	s.base = new selemtype[maxsize];   //开拓一块新的堆栈区域，大小需要事先声明，并且将栈底指针指向栈底
	if (!s.base) {
		exit(0);  
	}   //创建失败
	else {
		s.top = s.base;   
		s.stacksize = maxsize;
	}   //创建成功，初始时需要将栈底指针的位置赋给栈顶指针，给栈一个空间大小
}

②判断顺序栈是否为空

bool emptystack(sqstack& s)
{
	if (s.base == s.top) {
		return true;
	}   //如果栈底指针和栈顶指针指向同一个位置的话，也就是初始化下的状态时，就是空的
	else {
		return false;
	}    //反之不为空
}

③ 求顺序栈的长度

int lengthstack(sqstack& s)
{
	int length = s.top - s.base;  //头指针所在的位置减去尾指针所在的位置
	return length;
}

④ 清空顺序栈

void clearstack(sqstack& s)
{
	if (s.base)
		s.top = s.base;  
	//判断如果栈底指针存在，那么直接将栈底的位置赋到栈顶指针的位置即可，就好比初始化下的状态
}

⑤ 销毁顺序栈

void destorystack(sqstack& s)
{
	if (s.base)
	{
		delete s.base;   
		s.stacksize = 0;  
		s.base = s.top = NULL;   //最终两个指针指向一块空的区域
	}
	//判断如果栈底指针存在，那么就说明这个栈存在，然后将栈底指针指向的那块删除，栈的长度直接修改为0即可
}

⑥顺序栈的入栈

int pushstack(sqstack& s,selemtype e)
{
	if (s.top-s.base<s.stacksize) {   //如果此刻栈中元素的长度小于我们栈的总长度，那么说明可以继续入栈
		*s.top = e;   //将新数据入栈到栈顶
		s.top++;   //将栈顶指针向上移动
		return 1;
	}
	else {
		return 0;
	}
}

⑦顺序栈的出栈

int popstack(sqstack& s, selemtype e)
{
	if (s.base == s.top) {   //空栈
		return 0;
	}
	else {
		s.top--;   //将栈顶指针向下移动
		e = *s.top;  //将出栈元素的数据内容保存
		return 1;
	}
}

3.链式栈的常用操作

①链栈的初始化

void initstack(linkstack& s)
{
	s = NULL;   //链式栈的初始化
}

②判断链栈是否为空

bool emptystack(linkstack& s)
{
	if (s == NULL)    //初始化下的状态就是一个空栈
		return true;
	else
		return false;
}

③链栈的入栈

int push(linkstack& s,selemtype e)
{
	linkstack p;
	p = new stacknode;   //创建在链式栈中的新结点
	p->data = e;  //将要入栈的数据元素赋给结点的数据域
	p->next = s;  //链式栈中指针域是向前指的，所以将新结点的指针域指它前面s指针所指向的位置
	s = p;    //再将指针s后移，进行下次的操作
	return 1;
}

④链栈的出栈

int pop(linkstack& s, selemtype e)
{
	if (s == NULL) {
		return 0;
	}
	else {
		linkstack p;
		e=s->data;
		p = s;   
		s = s->next;
		delete p;
		return 1;
	}
}

⑤取栈顶元素

selemtype gettop(linkstack &s)
{
	if (s != NULL)   //栈顶指针存在
		return s->data;   //取出此刻栈顶的数据元素
}

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总结

以上就是我们这节对堆栈的全部学习，堆栈的基本运算我在上面基本都已经讲到，希望可以对你有所帮助。我认为图形与代码的结合是学习数据结构算法的核心关键。用图来理解代码，用代码来实现图形。这样不光可以很好的提高我们的代码编程能力，还可以提高我们的抽象逻辑思维能力。

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🚀 文章作者：Keanu Zhang
分类专栏：算法之美（C++系列文章）