数据结构-栈 C和C++的实现

在数据结构中,栈是一种桶状结构,每次往桶里放数据,最后放的数据最先被拿出来,最先放进去的数据最后才能出来(FILO)

C语言:

一、文件清单:

数据结构-栈 C和C++的实现

MyStack.h:

#ifndef _MYSTACK_H
#define _MYSTACK_H
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> typedef unsigned char bool;
#define true 1;
#define false 0; typedef int Elem;
typedef struct mystack
{
int iMaxSize;
int iLength;
Elem *Datas;
}MyStack; extern bool Stack_Init(MyStack* stack,int size);
extern bool Stack_Delete(MyStack *stack);
extern bool isStackEmpty(MyStack *stack);
extern bool isStackFull(MyStack *stack);
extern int Stack_size(MyStack *stack);
extern bool Stack_push(MyStack *stack,Elem data);
extern bool Stack_top(MyStack *stack,Elem *container);
extern bool Stack_bottom(MyStack *stack,Elem *container);
extern bool Stack_pop(MyStack *stack);
extern void Stack_printf(MyStack *stack); #endif

MyStack.c:

#include "MyStack.h"

bool Stack_Init(MyStack* stack,int size);
bool Stack_Delete(MyStack *stack);
bool isStackEmpty(MyStack *stack);
bool isStackFull(MyStack *stack);
int Stack_size(MyStack *stack);
bool Stack_push(MyStack *stack,Elem data);
bool Stack_top(MyStack *stack,Elem *container);
bool Stack_bottom(MyStack *stack,Elem *container);
bool Stack_pop(MyStack *stack);
void Stack_printf(MyStack *stack); bool Stack_Init(MyStack* stack,int size)
{
if(NULL != stack->Datas) //Stack has been init
return false;
stack->iMaxSize = size;
stack->iLength =;
stack->Datas = (Elem*)malloc(size * sizeof(Elem));
return true;
} bool Stack_Delete(MyStack *stack)
{
if(NULL == stack->Datas) //Stack does not exist
return false;
free(stack->Datas);
stack->Datas=NULL;
return true;
} bool isStackEmpty(MyStack *stack)
{
if(== stack->iLength)
{
return true;
}
return false ;
} bool isStackFull(MyStack *stack)
{
if(stack->iMaxSize == stack->iLength)
{
return true;
}
return false ;
} int Stack_size(MyStack *stack)
{
return stack->iLength;
} bool Stack_push(MyStack *stack,Elem data)
{
if(isStackFull(stack))
{
return false;
} stack->Datas[stack->iLength] = data;
stack->iLength++;
return true;
} bool Stack_top(MyStack *stack,Elem *container)
{
if(isStackEmpty(stack))
{
return false ;
} *container = stack->Datas[stack->iLength-];
return true;
} bool Stack_bottom(MyStack *stack,Elem *container)
{
if(isStackEmpty(stack))
{
return false;
} *container = stack->Datas[];
return true;
} bool Stack_pop(MyStack *stack)
{
if(isStackEmpty(stack))
{
return false;
} stack->iLength--;
return true;
} void Stack_printf(MyStack *stack)
{
int i;
printf("Stack:");
for(i=;i<stack->iLength;i++)
{
printf(" %d ",stack->Datas[i]);
}
printf(" \r\n");
}

main.c:

#include "MyStack.h"

int main()
{
MyStack stack={};
int top;
int bottom; //Stack_Init()
Stack_Init(&stack,); //Stack_push() and Stack_printf()
Stack_push(&stack,);
Stack_push(&stack,);
Stack_push(&stack,);
Stack_push(&stack,);
Stack_push(&stack,);
Stack_push(&stack,);
Stack_printf(&stack); //Stack_size()
printf("stack length:%d\r\n",Stack_size(&stack)); //Stack_top() Stack_bottom()
Stack_top(&stack,&top);
Stack_bottom(&stack,&bottom);
printf("stack top:%d,stack bottom:%d\r\n",top,bottom); //Stack_pop()
Stack_pop(&stack);
Stack_printf(&stack); Stack_pop(&stack);
Stack_pop(&stack);
Stack_pop(&stack);
Stack_pop(&stack);
Stack_pop(&stack);
Stack_pop(&stack);
Stack_printf(&stack); system("pause");
return ;
}

二、函数详解:

Stack_Init(MyStack* stack,int size)

bool Stack_Init(MyStack* stack,int size)
{
if(NULL != stack->Datas) //Stack has been init
return false;
stack->iMaxSize = size;
stack->iLength =;
stack->Datas = (Elem*)malloc(size * sizeof(Elem));
return true;
}
  1. 设置栈的最大深度iMaxSize;
  2. 因为栈中还没有数据,设置栈的的现有长度iLength为0;
  3. 使用malloc()函数为栈中的数据区*Datas分配空间;

Stack_Delete(MyStack *stack)

bool Stack_Delete(MyStack *stack)
{
if(NULL == stack->Datas) //Stack does not exist
return false;
free(stack->Datas);
stack->Datas=NULL;
return true;
}
  1. 栈如果已经被删除则返回
  2. 使用free()来回收分配的空间
  3. 将*Datas置为NULL

Stack_push(MyStack *stack,Elem data)

bool Stack_push(MyStack *stack,Elem data)
{
if(isStackFull(stack))
{
return false;
} stack->Datas[stack->iLength] = data;
stack->iLength++;
return true;
}
  1. 如果栈未满,往栈顶放入数据
  2. 增加栈的深度iLength来指示

Stack_top(MyStack *stack,Elem *container)

bool Stack_top(MyStack *stack,Elem *container)
{
if(isStackEmpty(stack))
{
return false ;
} *container = stack->Datas[stack->iLength-];
return true;
}
  1. 如果栈非空,在不删除任何东西的情况下获取栈顶的首个数据(这里注意数组下标减1)

Stack_pop(MyStack *stack)

bool Stack_pop(MyStack *stack)
{
if(isStackEmpty(stack))
{
return false;
} stack->iLength--;
return true;
}
  1. 如果栈非空,进行出栈操作,只需要把栈深度指示iLength减1

三、结果:

数据结构-栈 C和C++的实现

第一行:我们使用Stack_push()函数放入了1-6,6个整数,但是栈被设置的大小只有5,所以“6”没有入栈。调用printf()打印只能看到1到5。

第二行:调用Stack_size()函数获取到的栈深度为5。

第三行:此时栈中有5个数据,通过Stack_top()和Stack_bottom栈顶数据为“5”,栈底数据为“1”。

第四行:调用Stack_pop()函数进行出栈操作后5被移除,栈中剩下1-4,调用printf()打印出1-4

第五行:连续调用6次Stack_pop(),因为栈中只有4个元素,所以实际只有4次pop生效,调用printf()打印栈为空。

最后连续调用两次Stack_delete(),根据程序第二次会没有执行free(),所以程序没有发生崩溃。

C++语言:

一、文件清单:

包含两个文件,MyStack.h中用类模板实现Stack类

Main.c中为main测试程序

数据结构-栈 C和C++的实现

MyStack.h:

#ifndef _MYSTACK_H
#define _MYSTACK_H #include<iostream>
using namespace std; template <typename T>
class MyStack
{
public:
MyStack(int size);
~MyStack();
bool isStackEmpty();
bool isStackFull();
int getStackLength();
bool push(T data);
bool getTop(T *data);
bool getBottom(T *data);
bool pop();
void printf(); private:
T *m_tDatas;
int m_iMaxSize;
int m_iLength;
}; template <typename T>
MyStack<T>::MyStack(int size)
{
m_iMaxSize = size;
m_iLength = ;
m_tDatas = new T[size];
}
template <typename T>
MyStack<T>::~MyStack()
{
delete []m_tDatas ;
} template <typename T>
bool MyStack<T>::isStackEmpty()
{
if(!=m_iLength)
{
return false ;
}
return true;
} template <typename T>
bool MyStack<T>:: isStackFull()
{
if(m_iMaxSize != m_iLength)
{
return false;
}
return true;
} template <typename T>
int MyStack<T>::getStackLength()
{
return m_iLength;
} template <typename T>
bool MyStack<T>::push(T data)
{
if(!isStackFull())
{
m_tDatas[m_iLength]=data;
m_iLength++;
return true;
}
return false;
} template <typename T>
bool MyStack<T>::getTop(T *data)
{
if(!isStackEmpty())
{
*data = m_tDatas[m_iLength-];
return true;
}
return false ;
} template <typename T>
bool MyStack<T>::getBottom(T *data)
{
if(!isStackEmpty())
{
*data = m_tDatas[];
return true;
}
return false ;
} template <typename T>
bool MyStack<T>::pop()
{
if(!isStackEmpty())
{
m_iLength--;
return true;
}
return false ;
} template <typename T>
void MyStack<T>::printf()
{
cout<<"Stack:";
for(int i=;i<m_iLength;i++)
{
cout<<m_tDatas[i];
}
cout<<endl;
} #endif

main.cpp(用于测试)

#include <iostream>
#include "MyStack.h" using namespace std; int main()
{
MyStack<float> mystack();
float top;
float bottom; //push();
mystack.push(1.0f);
mystack.push(2.0f);
mystack.push(3.0f);
mystack.push(4.0f);
mystack.push(5.0f);
mystack.push(6.0f);
mystack.printf(); //getTop();getBottom()
mystack.getTop(&top);
mystack.getBottom(&bottom);
cout<<"top:"<<top<<", bottom:"<<bottom<<endl; //pop()
mystack.pop();
mystack.printf(); for(int i=;i<;i++)
{
mystack.pop();
}
mystack.printf(); system("pause");
return ;
}

二、函数详解:

构造函数:

template <typename T>
MyStack<T>::MyStack(int size)
{
m_iMaxSize = size;
m_iLength = ;
m_tDatas = new T[size];
}

m_iMaxSize 用于记录栈的最大深度,设置为输入值。

m_iLength用于记录栈的当前大小,构造时栈为空,所以置0。

m_tDatas为栈数据,这里为它分配空间。

push(T data):

template <typename T>
bool MyStack<T>::push(T data)
{
if(!isStackFull())
{
m_tDatas[m_iLength]=data;
m_iLength++;
return true;
}
return false;
}

如果栈还没满,就往栈顶放入数据,同时m_iLength++来指示栈的容量增加了。


getTop(T *data):

template <typename T>
bool MyStack<T>::getTop(T *data)
{
if(!isStackEmpty())
{
*data = m_tDatas[m_iLength-];
return true;
}
return false ;
}

如果栈非空,获取栈顶的数据,这里注意获取对应数据时,数组的下标减一。

pop():

template <typename T>
bool MyStack<T>::pop()
{
if(!isStackEmpty())
{
m_iLength--;
return true;
}
return false ;
}

如果栈非空,移除栈顶的数据,只需要改变m_iLength就能达到目的。

三、结果:

数据结构-栈 C和C++的实现

第一行:我们使用push()函数放入了1-6,6个浮点数,但是栈被设置的大小只有5,所以“6”没有入栈。调用printf()打印只能看到1到5。

第二行:此时栈中有5个数据,栈顶数据为“5”,栈底数据为“1”。

第三行:调用pop()函数进行出栈操作后5被移除,栈中剩下1-4,调用printf()打印出1-4

第四行:连续调用10次pop(),因为栈中只有4个元素,所以实际只有4次pop生效,调用printf()打印栈为空。

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