顺序栈：基于数组的实现

PyHaVolask2026-04-03 10:15

顺序栈使用数组来存储栈中的元素，通过一个指针Top来标识栈顶位置。

顺序栈的存储结构

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#define MAXSIZE 1024
typedef int DataType;

typedef struct {
    DataType elements[MAXSIZE];  // 存储栈元素的数组
    int Top;                     // 栈顶指针，指向栈顶元素的位置
} SequenStack;

/*
 * MAXSIZE: 栈的最大容量
 * DataType: 栈数据元素的数据类型
 * Top: 指示当前栈顶位置，空栈时Top=-1
 */

顺序栈的基本操作

初始化空栈

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SequenStack *SetNullS(SequenStack *S) {
    S = (SequenStack*)malloc(sizeof(SequenStack));
    S->Top = -1;  // 空栈时Top为-1
    return S;
}

判断栈空

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int EmptyS(SequenStack *S) {
    return (S->Top < 0) ? 1 : 0;  // Top<0表示栈空
}

优化说明：使用三元运算符简化条件判断，提高代码可读性。

入栈操作

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void PushS(SequenStack *S, DataType e) {
    if (S->Top >= MAXSIZE - 1) {
        printf("Stack Overflow: 栈已满，无法插入元素\n");
        return;
    }
    
    S->Top++;                    // 栈顶指针上移
    S->elements[S->Top] = e;     // 在新的栈顶位置存入元素
}

时间复杂度：O(1)

出栈操作

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DataType PopS(SequenStack *S) {
    if (EmptyS(S)) {
        printf("Stack Underflow: 栈为空，无法出栈\n");
        return -1;  // 返回错误值，实际应用中可抛出异常
    }
    
    DataType ret = S->elements[S->Top];  // 保存栈顶元素
    S->Top--;                            // 栈顶指针下移
    return ret;
}

时间复杂度：O(1)

读取栈顶元素

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DataType GetTopS(SequenStack *S) {
    if (EmptyS(S)) {
        printf("Stack is empty: 无法读取栈顶元素\n");
        return -1;
    }
    
    return S->elements[S->Top];  // 返回栈顶元素，不修改栈状态
}

时间复杂度：O(1)

顺序栈的优缺点

优点

随机访问：可以通过下标快速访问任意元素（虽然栈不允许）
空间效率高：没有额外的指针开销
实现简单：操作直观，易于理解和实现

缺点

空间固定：需要预先分配固定大小的存储空间
空间浪费：可能存在大量未使用的空间
溢出风险：当元素数量超过MAXSIZE时发生上溢