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：
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 =0; 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(0== 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-1]; return true; } bool Stack_bottom(MyStack *stack,Elem *container) { if(isStackEmpty(stack)) { return false; } *container = stack->Datas[0]; 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=0;i<stack->iLength;i++) { printf(" %d ",stack->Datas[i]); } printf(" \r\n"); }
main.c:
#include "MyStack.h" int main() { MyStack stack={0}; int top; int bottom; //Stack_Init() Stack_Init(&stack,5); //Stack_push() and Stack_printf() Stack_push(&stack,1); Stack_push(&stack,2); Stack_push(&stack,3); Stack_push(&stack,4); Stack_push(&stack,5); Stack_push(&stack,6); 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 1; }
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 =0; stack->Datas = (Elem*)malloc(size * sizeof(Elem)); return true; }
- 设置栈的最大深度iMaxSize；
- 因为栈中还没有数据，设置栈的的现有长度iLength为0；
- 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; }
- 栈如果已经被删除则返回
- 使用free()来回收分配的空间
- 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; }
- 如果栈未满，往栈顶放入数据
- 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-1]; return true; }
- 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; }
- 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：
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
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 = 0; m_tDatas = new T[size]; } template <typename T> MyStack<T>::~MyStack() { delete []m_tDatas ; } template <typename T> bool MyStack<T>::isStackEmpty() { if(0!=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-1]; return true; } return false ; } template <typename T> bool MyStack<T>::getBottom(T *data) { if(!isStackEmpty()) { *data = m_tDatas[0]; 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=0;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(5); 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=0;i<10;i++) { mystack.pop(); } mystack.printf(); system("pause"); return 1; }
二、函数详解：
构造函数：
template <typename T> MyStack<T>::MyStack(int size) { m_iMaxSize = size; m_iLength = 0; 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-1]; 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：
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。
