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数据结构 之 栈

08月28日 收藏 0 评论 1 java开发

数据结构 之 栈

转载声明：文章来源https://blog.csdn.net/Chiang2018/article/details/82731108

栈是一种操作受限的线性表只允许从一端插入和删除数据。栈有两种存储方式，即线性存储和链接存储（链表）。栈的一个最重要的特征就是栈的插入和删除只能在栈顶进行，所以每次删除的元素都是最后进栈的元素，故栈也被称为后进先出（LIFO）表。每个栈都有一个栈顶指针，它初始值为-1，且总是指向最后一个入栈的元素，栈有两种处理方式，即进栈（push）和出栈（pop），因为在进栈只需要移动一个变量存储空间，所以它的时间复杂度为O(1)，但是对于出栈分两种情况，栈未满时，时间复杂度也为O(1)，但是当栈满时，需要重新分配内存，并移动栈内所有数据，所以此时的时间复杂度为O(n)。以下举例栈结构的两种实现方式，线性存储和链接存储。


1、线性存储
线性存储的方式和线性表基本一致，只不过多了后进先出的限制而已，它是静态分配的，即使用前，它的内存就已经以数组的形式分配好了，所以在初始化时，需要指明栈的节点最大个数。

#include "stdafx.h"
#include <iostream>  
#include <new>  
   
//定义  
template<class T>  
class LineStack  
{  
public :  
    LineStack(int MaxListSize=10);  //构造函数
    ~LineStack()                             //析构函数 
    {
        delete[] elements;
    }  
  
    bool IsEmpty() const             //判断是否为空
    {
        return top==-1;
    }  

    bool IsFull() const               //判断是否满
    {
        return top==MaxSize-1;
    }  

    T pop(); //出栈 

    int push(const T& data);  //进栈

    T getPop();  //获取栈顶元素值

    void clear();  //清空栈

    void print() ;  
  
private:  
    int top;  //栈顶指针
    int MaxSize;  //数组最大长度
    T *elements;//一维动态数组  
  
};  

//实现...  
template<class T>  
LineStack<T>::LineStack(int MaxListSize)  
{   
    //基于公式的线性表的构造函数  
    MaxSize = MaxListSize;  
    elements = new T[MaxSize];  
    top = -1;  
}  
  
template<class T>  
T LineStack<T>::pop()  
{  
    if(IsEmpty()) 
    {
        return NULL;  
    }

    return elements[top--];  
}  
  
template<class T>  
int LineStack<T>::push(const T& data)  
{  
    if(IsFull())
    {
        return -1;
    }
    else
    {
        elements[++top] = data;
    }

    return 0;  
}  
  
  
template<class T>  
T LineStack<T>::getPop()  
{  
    if(IsEmpty()) 
    {
        return NULL;  
    }

    return elements[top]; 
}  
  
template<class T>  
void LineStack<T>::clear()  
{  
    top = -1;
    return true;  
}  
  
template<class T>  
void LineStack<T>::print()  
{  
    for(int i=0;i<=top;i++)
    {
        std:: cout<<elements[i]<<"   ";  
    }
}  
 
void LineStackSample()  
{  
    int j;
    int a = 10,b = 20,c = 30,d = 40;

    LineStack<int> S(10);  
    std::cout<<"IsFull  = "<<S.IsFull()<<std::endl;  
    std::cout<<"IsEmpty = "<<S.IsEmpty()<<std::endl;  
  
    S.push(a);
    S.push(b);
    S.push(c);
    S.push(d);

    j = S.pop();
    std::cout<<j<<std::endl;
    j = S.pop();
    std::cout<<j<<std::endl;
    j = S.pop();
    std::cout<<j<<std::endl;
    j = S.pop();
    std::cout<<j<<std::endl;

    return;
}  

int main(int argc, _TCHAR* argv[])  
{  
    LineStackSample();  
  
    //暂停操作  
    char str;  
    std::cin>>str;  
    //程序结束  
    return 0;  
}

运行结果如下：


2、链接存储
实际上只要对单链表类做适当的修改，限制其插入、删除、修改和访问结点的行为，使其符合栈先进后出的规则即可，另外需要单独提供栈访问的接口函数，例如进栈、出栈、获取栈大小等，链表知识可以参考https://blog.csdn.net/Chiang2018/article/details/82730174。

// 栈动态.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

// 单链表.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"
#include <stdlib.h>
#include <iostream>

template <class T>
class Node
{
public:
    T data;
    Node(T& item);
    Node<T>* next;
};

template<class T>
class LinkList
{
public:
    LinkList();
    ~LinkList();
    int getSize(void);
    bool IsEmpty(void);
    int gotoNext(void);
    int getPostion(void);
    int InsertNode(T& data);
    int DeleteNode(void);
    void getCurrNodeData(T& data);
    void setCurrNodeData(T& data);
    void clear();
    void print();

private:
    Node<T>* head;
    Node<T>* currNode;
    int size;
    int position;
    void freeNode(Node<T>* p);
};

/* 链表节点构造函数 */
template <class T>
Node<T>::Node(T& item)
{
    data = item;
    next = NULL;
}

/* 链表构造函数 */
template <class T>
LinkList<T>::LinkList()
{
    head = NULL;
    currNode = NULL;
    size = 0;
    position = -1;
}

/* 链表析构函数 */
template <class T>
LinkList<T>::~LinkList()
{
    clear();
}

/* 获取链表长度 */
template <class T>
int LinkList<T>::getSize(void)
{
    return size;
}

/* 判断链表是否为空 */
template <class T>
bool LinkList<T>::IsEmpty(void)
{
    return size==0?true:false;
}

/* 移动到下个节点，返回下个节点的位置值 */
template <class T>
int LinkList<T>::gotoNext(void)
{
    if(NULL == head)
    {
        return -1;
    }

    if(NULL == currNode)
    {
        return -1;
    }
    else
    {
        currNode = currNode->next;
        position++
    }

    return position;
}

/* 获取当前节点的位置 */
template <class T>
int LinkList<T>::getPostion(void)
{
    return position;
}

/* 在当前节点前插入新节点 */
template <class T>
int LinkList<T>::InsertNode(T& data)
{
    Node<T>* p = new Node<T>(data);

    if(0 == size)
    {
        head = p;
        head->next = NULL;
        currNode = p;
    }
    else
    {
        p->next = currNode->next;
        currNode->next = p;
        currNode = p;
    }

    size++;
    position++;
    return size;
}


/* 删除当前节点 */
template <class T>
int LinkList<T>::DeleteNode(void)
{
    if(0 == size)
    {
        return -1;
    }
    
    Node<T>* p = head;
    Node<T>* tmp;
    for(int i = 0;i < size;i++)
    {
        if(NULL == p)
        {
            return -1;
        }

        if(p->next == currNode)
        {
            p->next = currNode->next;
            break;
        }

        p = p->next;
    }

    tmp = currNode;

    if(currNode == head)
    {
        head = currNode->next;
    }

    if(NULL == currNode->next)
    {
        position--;
        currNode = p;
    }
    else
    {
        currNode = currNode->next;
    }
    

    freeNode(p);
    size--;
    if(0 == size)
    {
       position = -1;
    }

    return 0;
}

/* 释放指定节点的内存 */
template <class T>
void LinkList<T>::freeNode(Node<T>* p)
{
    if(!p)
    {
        delete p;
    }

    return;
}

/* 获取当前节点的数据 */
template <class T>
void LinkList<T>::getCurrNodeData(T& data)
{
    if(currNode)
    {
        data = currNode->data;
    }

    return ;
}

/* 修改当前节点的数据 */
template <class T>
void LinkList<T>::setCurrNodeData(T& data)
{
    if(currNode)
    {
        currNode->data = data;
    }

    return ;
}

/* 清空链表 */
template <class T>
void LinkList<T>::clear()
{
    if(0 == size)
    {
        return;
    }

    Node<T>* p = head;
    Node<T>* tmp = head->next;
    while(p)
    {
        freeNode(p);
        p = tmp;
        if(tmp)
        {
            tmp = tmp->next;
        }
    }

    head = NULL;
    currNode = NULL;
    size = 0;
    position = -1;

    return;
}

template <class T>
void LinkList<T>::print()
{
    if(0 == size)
    {
        return;
    }

    Node<T>* p = head;
    Node<T>* tmp = head->next;
    while(p)
    {
        std::cout<<p->data<<std::endl;
        p = tmp;
        if(tmp)
        {
            tmp = tmp->next;
        }
    }

    return;
}
template <class T>
class LinkedStack
{
private:
    LinkList<T>* link;
public:
    LinkedStack();
    void push(T& data);
    T pop();
    void ClearStack();
    int getSize();
    bool isEmpty();
};
template <class T>
LinkedStack<T>::LinkedStack()
{
    link = new LinkList<T>;
}
template <class T>
bool LinkedStack<T>::isEmpty()
{
    return link->IsEmpty();
}
template <class T>
int LinkedStack<T>::getSize()
{
    return link->size;
}

template <class T>
void LinkedStack<T>::ClearStack()
{
    link->clear();
}
template <class T>
void LinkedStack<T>::push(T& data)
{
    link->InsertNode(data);
}

template <class T>
T LinkedStack<T>::pop()
{
    T tmp;
    if(isEmpty())
    {
        return NULL;
    }
    
    link->getCurrNodeData(tmp);

    link->DeleteNode();

    return tmp; 
}

int main(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int j = 0;
    int a = 10,b=20,c=30,d=40,e=50;
    LinkedStack<int> list;

    list.push(a);
   
    list.push(b);
    list.push(c);
    list.push(d);
    list.push(e);

    j = list.pop();
    std::cout<<j<<std::endl;

    j = list.pop();
    std::cout<<j<<std::endl;

    j = list.pop();
    std::cout<<j<<std::endl;

    j = list.pop();
    std::cout<<j<<std::endl;

    j = list.pop();
    std::cout<<j<<std::endl;

    std::cin.get();
	return 0;
}

运行结果是：

栈 线性存储 链接存储
C 1条回复 评论
肖白刃

这是我一直没记住的一个重点

发表于 2022-08-28 23:00:00
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