顺序栈初始化与基本操作:构造与栈顶操作实现

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在《数据结构唐国民版》的章节中,我们讨论了如何构造一个空顺序栈,这是数据结构中的一个重要概念。顺序栈是一种线性数据结构,其特点是只允许在一端(栈顶)进行插入和删除操作,遵循后进先出(LIFO)原则。栈的逻辑结构通常表示为一个元素序列,其中栈底是序列的开始,栈顶是末尾,新元素通过入栈操作添加到栈顶,而旧元素通过出栈操作从栈顶移除。 构造一个空顺序栈是通过以下步骤实现的: 1. 首先,分配内存空间:函数`InitStack()`负责动态分配一个`SeqStack`类型的结构体的内存,通过`malloc()`函数,确保足够存放一个顺序栈实例。如果空间申请失败,函数会输出错误信息并返回`NULL`。 2. 初始化栈顶指针:在内存成功分配后,初始化`SeqStack`的栈顶指针`top`为0,表示当前栈中没有元素。 3. 返回栈对象:如果内存分配和初始化均成功,函数返回指向新创建的空顺序栈的指针。 顺序栈的操作包括但不限于: - 建栈(Push):将元素添加到栈顶,即`S[top++]=a`,这里的`a`是待入栈的元素,`top`指针自动加1。 - 出栈(Pop):从栈顶移除并返回元素,即`e = S[top]`,然后`top--`,返回移除的元素`e`。 - 判断栈是否为空或已满:空栈的`top`为0,非空栈的`top`不为0;栈满则取决于栈的大小限制,一般可通过`top == MAX_SIZE`来判断。 顺序栈的存储结构是基于数组实现的,数组的底层空间从0开始,栈底固定在数组的起始位置,栈顶随元素的插入和删除动态调整。在C语言中,可以通过`top`变量直接跟踪栈顶元素的位置,提高了操作效率。 此外,尽管链栈也是一种常见的栈实现方式,顺序栈因其连续存储的优点,在某些场景下更为高效。链栈的节点链接使得插入和删除操作无需移动其他节点,但可能会消耗额外的指针存储空间。 在实际应用中,栈广泛用于编程、算法设计、表达式求值、括号匹配等场合,如递归调用栈、函数调用栈、浏览器的前进和后退历史记录等。理解并掌握顺序栈的基本原理和操作对于深入学习计算机科学至关重要。