[C++]数据结构：栈之顺序栈

0 栈的基本概念

栈，根据存储结构的不同，可分为：链栈和顺序栈。

1 顺序栈的知识概览

2 编程复现

2.1 定义基本数据结构

typedef char DataType; // 基本数据类型 

enum Status { ERROR, OK, OVERFLOW };// 状态(码) : 枚举类型 

#define MAXSIZE_STACK 100 //栈内最大元素数 

typedef struct { // 顺序栈
	DataType *base; // 栈底指针 (NULL:栈结构不存在；【重点】 初始化后，始终指向栈底)
	DataType *top;  //栈顶指针 【重点】（初始时：top==base; top所指处无任何元素）
	int stackSize;  //栈可用的最大容量
}SeqStack;

2.2 基本操作

Status InitStack(SeqStack &S); //初始化
Status Push(SeqStack &S, DataType e); //入栈
Status Pop(SeqStack &S, DataType &e); //出栈
bool StackEmpty(SeqStack S); //判定栈空
bool StackFull(SeqStack S); //判定栈满
Status GetTop(SeqStack S, DataType &e); //取得栈顶元素
int StackLength(SeqStack &S); //栈的长度
Status StackTraverse(SeqStack S); //栈的遍历

• 0> 初始化

Status InitStack(SeqStack &S){
	S.base = new DataType [MAXSIZE_STACK];
	if(S.base==NULL){
		exit(OVERFLOW);
	}
	S.top = S.base;
	S.stackSize = MAXSIZE_STACK; // 设置栈的可用最大容量
	return OK;
}

• 1> 入栈

Status Push(SeqStack &S, DataType e){//入栈
	if(S.top - S.base == S.stackSize){ // 栈满
		return ERROR;
	}
	*S.top = e;
	S.top++;
	StackTraverse(S);
	return OK;
}

• 2> 出栈

Status Pop(SeqStack &S, DataType &e){//出栈
	if(S.top==S.base){//栈空
		return ERROR;
	}
	e = *(S.top-1); //返回栈顶元素的值 【易错】top所指处系栈顶元素的后一位，而非直接指向栈顶元素
	S.top--; //【易混】要么，是先自减1，再取栈顶元素(*(S.top-1))，最后降top的位置(top--)；要么，先自降top位置（top-1），再直接取当前栈顶top位置的元素（即 S.top即为栈顶元素真值）
	return OK;
}

• 3> 判定栈空

bool StackEmpty(SeqStack S){ // 栈空?
	if(S.base==S.top){ // 栈空
		return true;
	}
	return false; //栈不为空
}

• 3> 判定栈满

bool StackFull(SeqStack S){ //栈满?
	if(S.top-S.base == S.stackSize){
		return true;//栈满
	}
	return false; //栈未满
}

• 4> 取栈顶元素

Status GetTop(SeqStack S, DataType &e){//取栈顶元素
	if(S.top==S.base){//栈空
		return ERROR;
	}
	e = *(S.top-1); //【易错】
	return OK;
}

• 5> 栈的长度

int StackLength(SeqStack &S){
	if(S.base==NULL){
		return -1;
	}
	return S.top-S.base;
}

• 6> 栈的遍历

Status StackTraverse(SeqStack S){//遍历
	if(S.base == NULL){ // 栈结构不存在
		return ERROR;
	}
	if(S.base == S.top){//栈空
		return ERROR;
	}
	DataType *p = S.top;
	while(p!=S.base){
		cout<<p<<"\t";
		p--;
	}
	cout<<p<<endl;
	return OK;
}

• 7> 执行：Main函数

#include<stdio.h>
#include<iostream>

#include"base.h" // 引入 基本数据类型 以及 表函数处理结果的状态码结构体 Status
#include<string> // main函数中需要测试调用 (string类)

using namespace std;

int main(){
	SeqStack S;
	InitStack(S);
	string instruction="-"; // string 在 cmd | 标准I/O 模式中输入时，将会以空格隔断字符串
	DataType data;
	cout<<"Please Input Your Instructions:"<<endl;
	cout<"Format: \n1.\"#\":Stop Execute.\n2.\"PUSH\" 'H':Push a element 'H'. 3.\"POP\" 'T':Pop a element 'T'.\n";
	while(instruction!= "#"){
		cout<<"[INSTRUCTION]";
		cin>>instruction;
		if(instruction=="PUSH"){
			if(!StackFull(S)){
				cout<<"[PUSH DATA]";
				cin>>data;
				//cout<<"(data:"<<data<<")\n"; //for test
				Push(S, data);
			} else {
				cout<<"<ERROR: Stack is full!So, it doesn't allow 'PUSH' operation!>"<<endl;
			}
		} else if(instruction=="POP"){
			Status status = Pop(S, data);
			if(status==OK){
				cout<<"[POP DATA]"<<data<<endl;
			} else {
				cout<<"<ERROR: 'POP' operation handle error!>"<<endl;
			}
		} else {
			cout<<"<ERROR: INSTRUCTION is error!)>"<<endl;
		}
	        cout<<"(length:"<<StackLength(S)<<")\n";// for test
	}
	StackTraverse(S);
	return 0;
}

• 8> Output For Test

Please Input Your Instructions:
[INSTRUCTION]PUSH
[PUSH DATA]8
(length:1)
[INSTRUCTION]PUSH
[PUSH DATA]7
(length:2)
[INSTRUCTION]PUSH
[PUSH DATA]3
(length:3)
[INSTRUCTION]PUSH
[PUSH DATA]1
(length:4)
[INSTRUCTION]PUSH
[PUSH DATA]K
(length:5)
[INSTRUCTION]PUSH
[PUSH DATA]M
(length:6)
[INSTRUCTION]POP
[POP DATA]M
(length:5)
[INSTRUCTION]%
<ERROR: INSTRUCTION is error!)>
(length:5)
[INSTRUCTION]#
<ERROR: INSTRUCTION is error!)>
(length:5)
M       KM      1KM     31KM    731KM   8731KM

参考文献

• 《数据结构(C语言版 / 严蔚敏 李冬梅 吴伟民 编)》