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【数据结构】 顺序栈的基本操作 (C语言版)

14 人参与  2024年11月16日 08:41  分类 : 《我的小黑屋》  评论

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目录

一、顺序栈

1、顺序栈的定义:

2、顺序栈的优缺点

二、顺序栈的基本操作算法(C语言)   

1、宏定义

 2、创建结构体

3、顺序栈的初始化 

4、顺序栈的入栈

5、顺序栈的出栈

6、取栈顶元素

7、栈的遍历输出

8、顺序栈的判空

9、顺序栈的判满

 10、求顺序栈长度

11、顺序栈的清空

12、顺序栈的销毁

13、数制转换

 14、括号匹配

三、顺序栈的基本操作完整代码(C语言)

 四、运行结果


一、顺序栈

1、顺序栈的定义:

顺序栈是由一维数组实现的栈,其中栈底元素的下标为0,栈顶元素的下标为n-1(n为数组大小),栈的大小在创建时确定,且在栈的生命周期内保持不变。

2、顺序栈的优缺点

顺序栈的优点:

空间利用率高:由于数组的大小在创建时确定,因此可以预先分配足够的空间,避免了频繁的内存申请和释放操作,提高了空间利用率。存取速度快:由于栈元素在内存中连续存储,因此可以根据下标直接访问栈底元素和栈顶元素,存取速度快。方便进行动态扩展:在某些情况下,可以在栈外再开辟一块内存空间,将栈的大小动态扩展,从而方便处理大规模的数据。

顺序栈的缺点:

内存浪费:如果预分配的数组大小过大,会造成内存浪费;如果预分配的数组大小过小,则可能会频繁地进行内存申请和释放操作,降低性能。不适合处理动态扩展的数据:顺序栈的空间大小在创建时确定,因此无法动态扩展,对于需要处理大规模数据的情况不太适用。不便于处理异常情况:如果栈已满而仍需添加元素,会导致栈溢出;如果栈未满而尝试删除元素,会导致栈下溢。这些异常情况的处理较为复杂。

二、顺序栈的基本操作算法(C语言)   

1、宏定义
#define OK 1#define ERROR 0#define MAXSIZE 100typedef char SElemType;typedef int Status;
 2、创建结构体
typedef struct {    SElemType *base;    SElemType *top;    int stacksize;} SqStack;
3、顺序栈的初始化 
//初始化Status InitStack(SqStack &S) {    S.base = new SElemType[MAXSIZE];    if (!S.base)        return 0;    S.top = S.base;    S.stacksize = MAXSIZE;    return OK;}
4、顺序栈的入栈
//进栈Status Push(SqStack &S, SElemType e) {    if (S.top - S.base == S.stacksize)        return 0;    *S.top++ = e;    return OK;}
5、顺序栈的出栈
//出栈Status Pop(SqStack &S, SElemType &e) {    if (S.top == S.base)        return 0;    e = *(--S.top);    return OK;}
6、取栈顶元素
//获取栈顶元素Status Top(SqStack &S, SElemType &e) {    if (S.top == S.base)        return ERROR;    e = *(S.top - 1);    return OK;}
7、栈的遍历输出
//栈的遍历输出void printStack(SqStack S) {    printf("现在栈内元素为:");    SElemType *p = S.base;    while (p != S.top) {        printf("%c ", *p);        p++;    }    printf("\n");}
8、顺序栈的判空
//判空S.top == S.baseStatus StackEmpty(SqStack S) {    if (S.top == S.base) {        return true;    } else {        return false;    }}
9、顺序栈的判满
//判满Status FullEmpty(SqStack S) {    if (S.top - S.base == S.stacksize) {        return true;    } else {        return false;    }}
 10、求顺序栈长度
//求顺序栈长度Status StackLength(SqStack S) {    return S.top - S.base;}
11、顺序栈的清空
//清空Status ClearStack(SqStack &S) {    S.top = S.base;    return OK;}
12、顺序栈的销毁
//销毁Status DestroyStack(SqStack &S) {    if (S.base) {        delete S.base;        S.stacksize = 0;        S.top = S.base = NULL;    }    return OK;}
13、数制转换
//数制转换void conversion(int N) {    SqStack S;    InitStack(S);    char e;    while (N) {        Push(S, N % 8);        N = N / 8;    }    while (!StackEmpty(S)) {        Pop(S, e);        printf("%d", e);    }}
 14、括号匹配
//括号匹配Status Matching() {    SqStack S;    InitStack(S);    SElemType ch, x;    Status flag = 1;    printf("请输入需要匹配的括号(以#结束):\n");    //char ch = getche();    scanf("%c", &ch);    while (ch != '#' && flag) {        switch (ch) {            case '(':            case '[':                Push(S, ch);                break;            case ')':                if (!StackEmpty(S) && GetTop(S) == '(') {                    Pop(S, x);                } else {                    flag = 0;                }                break;            case ']':                if (!StackEmpty(S) && GetTop(S) == '[') {                    Pop(S, x);                } else {                    flag = 0;                }                break;        }        //ch = getche();        scanf("%c", &ch);    }    if (StackEmpty(S) && flag) {        return true;    } else {        return false;    }}

三、顺序栈的基本操作完整代码(C语言)

#include <stdio.h>#include <conio.h>//getchae()#define OK 1#define ERROR 0#define MAXSIZE 100typedef char SElemType;typedef int Status;//创建结构体typedef struct {    SElemType *base;    SElemType *top;    int stacksize;} SqStack;//初始化Status InitStack(SqStack &S) {    S.base = new SElemType[MAXSIZE];    if (!S.base)        return 0;    S.top = S.base;    S.stacksize = MAXSIZE;    return OK;}//进栈Status Push(SqStack &S, SElemType e) {    if (S.top - S.base == S.stacksize)        return 0;    *S.top++ = e;    return OK;}//求顺序栈长度Status StackLength(SqStack S) {    return S.top - S.base;}//出栈Status Pop(SqStack &S, SElemType &e) {    if (S.top == S.base)        return 0;    e = *(--S.top);    return OK;}//获取栈顶元素Status Top(SqStack &S, SElemType &e) {    if (S.top == S.base)        return ERROR;    e = *(S.top - 1);    return OK;}//获取栈顶元素SElemType GetTop(SqStack &S) {    if (S.top == S.base)        return ERROR;    return *(S.top - 1);}//栈的遍历输出void printStack(SqStack S) {    printf("现在栈内元素为:");    SElemType *p = S.base;    while (p != S.top) {        printf("%c ", *p);        p++;    }    printf("\n");}//清空Status ClearStack(SqStack &S) {    S.top = S.base;    return OK;}//销毁Status DestroyStack(SqStack &S) {    if (S.base) {        delete S.base;        S.stacksize = 0;        S.top = S.base = NULL;    }    return OK;}//Status DestoryStack(SqStack &S) {//    if (S.base) {//        delete S.base;//        S.stacksize = 0;//        S.base = S.top = NULL;//    }//    return OK;//}//判空S.top == S.baseStatus StackEmpty(SqStack S) {    if (S.top == S.base) {        return true;    } else {        return false;    }}//判满Status FullEmpty(SqStack S) {    if (S.top - S.base == S.stacksize) {        return true;    } else {        return false;    }}//数制转换void conversion(int N) {    SqStack S;    InitStack(S);    char e;    while (N) {        Push(S, N % 8);        N = N / 8;    }    while (!StackEmpty(S)) {        Pop(S, e);        printf("%d", e);    }}//括号匹配Status Matching() {    SqStack S;    InitStack(S);    SElemType ch, x;    Status flag = 1;    printf("请输入需要匹配的括号(以#结束):\n");    //char ch = getche();    scanf("%c", &ch);    while (ch != '#' && flag) {        switch (ch) {            case '(':            case '[':                Push(S, ch);                break;            case ')':                if (!StackEmpty(S) && GetTop(S) == '(') {                    Pop(S, x);                } else {                    flag = 0;                }                break;            case ']':                if (!StackEmpty(S) && GetTop(S) == '[') {                    Pop(S, x);                } else {                    flag = 0;                }                break;        }        //ch = getche();        scanf("%c", &ch);    }    if (StackEmpty(S) && flag) {        return true;    } else {        return false;    }}//功能菜单Status choice() {    printf("==================================\n");    printf("         顺序栈操作功能菜单        \n");    printf("1、进栈  2、出栈  3、获取栈顶元素   \n");    printf("4、清空  5、销毁   6、批量进栈     \n");    printf("7、打印栈内元素     8、数制转换    \n");    printf("9、括号匹配  10、判空  11、判满    \n");    printf("12、顺序栈的长度    13退出程序     \n");    printf("==================================\n");    return 0;}int main() {    SqStack Sqstack;    //初始化    Status rInitStack = InitStack(Sqstack);    if (rInitStack == OK) {        printf("顺序栈初始化成功!\n");    } else {        printf("顺序栈初始化失败!\n");    }    while (1) {        //功能菜单        choice();        int flag;        printf("请输入所需的功能编号:");        scanf("%d", &flag);        switch (flag) {            case 1: {//进栈                SElemType Pushdata;                printf("请输入插入元素(请在英文状态下输入例如:a): \n");                getchar();                scanf("%c", &Pushdata);                Status rPush = Push(Sqstack, Pushdata);                if (rPush == OK) {                    printf("向顺序栈进栈%c成功!\n\n", Pushdata);                } else {                    printf("向顺序栈进栈失败!\n\n");                }            }                break;            case 2: {//出栈                SElemType popData;                Status rPop = Pop(Sqstack, popData);                if (rPop == OK) {                    printf("向顺序栈出栈%c成功!\n\n", popData);                } else {                    printf("向顺序栈出栈失败!\n\n");                }            }                break;            case 3: {//获取栈顶元素                SElemType topData;                Status rTop = Top(Sqstack, topData);                if (rTop == OK) {                    printf("向顺序栈获取栈顶元素:%c  。\n\n", topData);                } else {                    printf("向顺序栈获取栈顶元素失败!\n\n");                }                //获取栈顶元素//                Status rGetTop = GetTop(Sqstack);//                if (rGetTop == OK) {//                    printf("向顺序栈获取栈顶元素:%d\n", topData);//                } else {//                    printf("向顺序栈获取栈顶元素失败!\n");//                }            }                break;            case 4: { //清空                Status rClearStack = ClearStack(Sqstack);                if (rClearStack == OK) {                    printf("顺序栈清空成功!\n\n");                } else {                    printf("顺序栈清空失败!\n\n");                }            }                break;            case 5: {//销毁                Status rDestroyStack = DestroyStack(Sqstack);                if (rDestroyStack == OK) {                    printf("顺序栈销毁成功!\n\n");                } else {                    printf("顺序栈销毁失败!\n\n");                }            }                break;            case 6: {//批量插入                int on;                printf("请输入想要插入的元素个数:\n");                scanf("%d", &on);                SElemType array[on];                for (int i = 1; i <= on; i++) {                    getchar();                    printf("向顺序栈第%d个位置插入元素为:", (i));                    scanf("%c", &array[i]);                }                for (int i = 1; i <= on; i++) {                    Status rPush = Push(Sqstack, array[i]);                    if (rPush == OK) {                        printf("向顺序栈第%d个位置插入元素%c成功!\n", i, array[i]);                    } else {                        printf("向顺序栈第%d个位置插入元素%c失败!\n", i, array[i]);                    }                }            }                break;            case 7: {//打印栈内元素                printStack(Sqstack);            }                break;            case 8: {//数制转换                int N;                printf("请输入1个非负十进制数:");                scanf("%d", &N);                printf("十进制数:%d 。\n", N);                printf("转换为八进制数为:");                conversion(N);                printf("\n");            }                break;            case 9: {//括号匹配                Status rMatch = Matching();                if (rMatch == true) {                    printf("括号匹配成功!\n\n");                } else {                    printf("括号匹配不成功!\n\n");                }            }                break;            case 10: {//判空                Status rStackEmpty = StackEmpty(Sqstack);                if (rStackEmpty == true) {                    printf("顺序栈为空栈!\n\n");                } else                    printf("顺序栈不为空!\n\n");            }                break;            case 11: {//判满                Status rFullEmpty = FullEmpty(Sqstack);                if (rFullEmpty == true) {                    printf("顺序栈已满!\n\n");                } else                    printf("顺序栈不为满!\n\n");            }                break;            case 12: {//顺序栈的长度                Status length = StackLength(Sqstack);                printf("顺序栈的长度为:%d 。\n\n", length);            }                break;            case 13: {//退出程序                return 0;            }                break;            default: {                printf("输入错误,无此功能,请检查输入:\n\n");            }        }    }    return 1;}

 四、运行结果


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