数据结构基础：栈的操作与实现

"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。