"这篇资料主要介绍了C语言中的栈和队列数据结构,特别是共享进栈算法,以及如何用C语言实现栈的抽象数据类型。同时,提到了递归的概念,并展示了顺序栈的实现方式和相关操作函数。"
在计算机科学中,栈(Stack)和队列(Queue)是最基础且重要的数据结构之一。栈是一种遵循“后进先出”(LIFO)原则的线性数据结构,即最后进入栈的元素最先离开。栈的操作主要包括进栈(Push)、出栈(Pop)、查看栈顶元素(GetTop)等。在给定的代码示例中,我们看到了两个不同的push函数,`push1` 和 `push2`,它们分别用于两个不同的栈顶(top1 和 top2),这种设计可以用于共享栈的场景,例如在多线程环境中,每个线程拥有自己的栈顶,但共享同一栈底空间。
`push1` 函数将元素插入到 `top1` 指向的位置,如果 `top1` 大于 `top2`,则表示栈已满,打印“overflow”;否则,将元素存入栈并更新 `top1`。`push2` 函数与 `push1` 类似,但在 `top2` 处插入元素并更新 `top2`,同样检查栈是否已满。
栈的抽象数据类型(ADT)通常包括以下操作:
1. 构造函数(Constructor):初始化一个空栈。
2. 进栈(Push):在栈顶添加一个元素。
3. 出栈(Pop):移除栈顶元素并返回它。
4. 取栈顶元素(GetTop):查看但不移除栈顶元素。
5. 置空栈(MakeEmpty):清除所有元素,使栈恢复为空。
6. 判断栈是否为空(IsEmpty):检查栈是否为空。
7. 判断栈是否已满(IsFull):检查栈是否达到最大容量。
在C语言中,栈的实现通常采用顺序存储结构,即顺序栈。这里使用动态数组(`Type*elements`)存储栈元素,`top` 指针记录栈顶位置,`maxSize` 保存栈的最大容量。在顺序栈中,当栈满时,`top` 指针等于 `maxSize - 1`;栈空时,`top` 指针等于 `-1`。栈的构造函数分配数组并初始化 `top`,析构函数则释放数组内存。
下面是一个简单的栈操作函数的实现:
1. 进栈(Push):在数组末尾添加元素并更新 `top`。
2. 出栈(Pop):返回数组末尾的元素,然后将其移除(即减小 `top`)。
3. 取栈顶元素(GetTop):返回数组末尾的元素,但不改变 `top`。
4. 置空栈(MakeEmpty):将 `top` 设置为 `-1`。
5. 判断栈是否为空(IsEmpty):检查 `top` 是否等于 `-1`。
6. 判断栈是否已满(IsFull):检查 `top` 是否等于 `maxSize - 1`。
此外,栈还广泛应用于递归调用中,每次函数调用都会将参数、局部变量和返回地址压入栈,直到调用结束再逐次弹出。
队列(Queue)是另一种线性数据结构,遵循“先进先出”(FIFO)原则,但此处并未涉及队列的具体内容。在实际应用中,栈和队列都是解决许多问题的关键数据结构,如表达式求值、括号匹配、深度优先搜索等。