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第3章 栈和队列
栈和队列是两种重要的线性结构。它们的共同特点是:操作受限(插入元素和删除元素只能在端点处进行)的线性表。
3.1 栈
3.1.1 抽象数据类型栈的定义
什么是栈(Stack):栈是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。对栈来说,表尾端有其特殊的含义,称为栈顶(Top),相应地,表头端称为栈底(Bottom)。不含元素的栈称为空栈。
栈在生活中的例子:蒸小茏包,先放下去的最后才拿出来。
栈:是先进后出(First In Last Out,FILO)的线性表,也可称为后进先出(Last in First Out,LIFO)。对应的一个名词:先进先出First In First Out(FIFO)。通常栈可用下图来表示:
假设插入元素的序列为:49,27,36,57,63,89,16,这个过程称为入栈。其过程为:将元素放到当前栈顶指向的空间,然后,栈顶移动一个位置。
出栈:就是将元素从栈顶元素处删除。其过程为:先将栈顶向下移动一个位置,再将该元素拷贝出来。
典型的题目:如果有4个元素:a b c d,依次入栈,其中又陆续出栈,问有哪些合法的出栈顺序?
1)a b c d ?可以
2)a b d c ?可以
3)c b d a ?可以
4)c a d b ?不可能
抽象数据类型的定义:
ADT Stack{
数据对象:
数据关系:
基本操作:
1)InitStack,初始化栈
2)DestroyStack,销毁栈,栈的空间释放了
3)ClearStack,将一个栈清空,栈的空间还在
4)StackEmpty,判断一个栈是否是空栈,返回True或False
5)StackLength,求栈的长度,也就是求栈中还有几个元素
6)GetTop,返回栈顶元素,但该元素还在栈中
7)Push,元素入栈
8)Pop,栈顶元素出栈
9)遍历:StackTraverse,从栈底到栈顶元素,依个进行访问。
3.1.2 栈的表示和实现
栈有两种表示:顺序表示(顺序栈)、链式表示(链表栈)。
所谓顺序栈,就是用一个顺序表(数组)来存储栈的元素。显然,我们需要这些数据:存储元素的空间的首地址、栈顶指针、栈的空间总大小。就得到下列结构体:
1、顺序栈的第一种实现:
typedef struct{
SElemType *base; //存储元素的空间的首地址,可用malloc函数申请空间,将地址赋给它
SElemType *top; //栈顶指针,指的是当前栈顶元素的上面的那个位置,初始时,top指向base
int stacksize; //当前栈的最大空间大小,用来判断栈是否已经满了,从而可以采取必要的措施。
}SqStack;
#define STACK_INIT_SIZE 100
#define STACK_INCREMENT 10
SqStack S; //定义一个栈的变量S
1)初始化栈函数
Status InitSqStack( SqStack S)
{
S.base=(SElemType*)malloc(STACK_INIT_SIZE *sizeof(SElemType)); //申请100个空间
if(!S.base) exit(-1); //申请空间失败,直接退出程序
S.top=S.base;
S.stacksize= STACK_INIT_SIZE;
return OK;
}
2)判断一个栈是否是空栈
Status SqStackEmpty( SqStack S )
{
if( S.top==S.base )
return TRUE;
else
return FALSE;
}
3)清空一个栈
Status ClearSqStack( SqStack S )
{
S.top=S.base;
return OK;
}
4)销毁一个栈
Status DestroySqStack( SqStack S )
{
free( S.base );
S.base=S.top=NULL;
S.stacksize=0;
return OK;
}
5)求栈的长度
int SqStackLength( SqStack S )
{
return S.top-S.base;
}
6)入栈
Status PushSqStack( SqStack S, SElemType e )
{
if( S.top-S.base=S.stacksize ) //栈的空间满了
{
S.base=(SElemType*)realloc( S.base, (S.stacksize+10)*s
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