数据结构基础:栈的操作与实现
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更新于2024-08-21
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"数据结构导论 - 栈、队列和数组"
栈作为一种特殊的线性数据结构,其主要特点是仅允许在表的一端——栈顶进行插入和删除操作,遵循后进先出(LIFO)的原则。这使得栈在很多算法和程序设计中有着广泛的应用,例如函数调用的内存管理、表达式求解等。栈的基本操作包括初始化、入栈、出栈、获取栈顶元素、判断栈是否为空、清空栈以及返回栈的长度。
1. 初始化栈(InitStack(&S)): 这个操作用于创建一个新的空栈,通常会设置栈顶指针top指向栈底,表示栈中没有元素。
2. 入栈(Push(&S,X)): 将元素X压入栈顶,栈顶指针top会向后移动一位,新元素X成为新的栈顶元素。
3. 出栈(Pop(&S,&X)): 从栈顶移除一个元素并将其值赋给X,栈顶指针top回退一位,表示栈顶元素已被弹出。
4. 获取栈顶元素内容(GetTop(S,&e)): 不删除栈顶元素,只是获取它的值并赋给变量e。
5. 判断栈是否为空(EmptyStack(S)): 如果栈顶指针top指向栈底,说明栈中没有元素,返回真(true),否则返回假(false)。
6. 清空栈(ClearStack(&S)): 将栈顶指针top重置为初始位置,表示栈已清空。
7. 返回栈的长度(StackLength(S)): 通过计算栈顶指针top与栈底之间的距离,得到栈中元素的数量。
栈的两种常见存储实现方式是顺序存储(顺序栈)和链式存储(链栈):
- **顺序栈**:使用一组连续的内存空间存放栈中的所有元素,通常用一维数组表示。数组的起始位置作为栈底,栈顶位置由一个指针top动态追踪。例如,在C语言中,可以定义一个结构体来表示顺序栈,包含一个数据数组和一个栈顶指针。
```c
#define sqstack_maxsize 6
typedef struct sqstack {
datatype data[sqstack_maxsize]; // 存放栈中数据元素的数组
int top; // 栈顶指针,指示栈顶元素下标值
} SqStackTp;
```
- **链栈**:链栈使用链表结构实现,每个节点包含数据元素和指向下一个节点的指针。栈顶通过一个头节点(不存储数据)进行标记,头节点的指针指向栈中第一个元素。
栈在实际应用中有着多种用途,如括号匹配、深度优先搜索、回溯法等。理解栈的原理和操作对于学习计算机科学至关重要。
2018-11-26 上传
2018-05-05 上传
2019-03-08 上传
2023-06-28 上传
2024-04-13 上传
2023-07-16 上传
2023-06-10 上传
2023-03-24 上传
2023-08-26 上传
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