栈顺序存储的实现（详解）

news2024/12/23 22:50:55

栈是一种数据结构，它具有后进先出（LIFO）的特性。栈可以用来存储一组元素，并且只能在栈顶进行插入和删除操作。栈的基本概念包括：

1. 入栈（push）：将元素添加到栈顶的操作。
2. 出栈（pop）：从栈顶移除元素的操作。
3. 栈顶（top）：栈的最上面的元素。
4. 栈底（bottom）：栈的最下面的元素。
5. 栈空（empty）：栈中没有任何元素。
6. 栈满（full）：栈已经存满元素。

栈通常用来实现函数调用、表达式求值、内存管理等场景

在这里插入图片描述 栈的顺序存储

栈的顺序存储通常使用数组来实现。在顺序存储中，栈的元素被依次存储在数组中的连续内存空间中。栈顶指针（top）用来指示栈顶元素的位置，栈底通常为数组的第一个位置。

通过顺序存储，可以轻松实现栈的基本操作：

入栈操作（push）：将新元素存储在数组中top指针所指的位置，然后top指针向上移动一个位置。
出栈操作（pop）：将top指针所指的元素取出，然后top指针向下移动一个位置。
栈空判断：当top指针为0时，表示栈为空。
栈满判断：当top指针达到数组的最大容量时，表示栈已满。

顺序存储的栈操作简单高效，但需要预先分配足够的内存空间。如果空间不够时，需要进行扩容操作，这可能会导致性能问题。

栈顺序存储的实现

项目结构
在这里插入图片描述 栈的头文件SeqStack.h
头文件代码SeqStack.h

#ifndef SEQSTACK_H
#define SEQSTACK_H
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 使用数组去模拟栈的顺序存储
#define MAX_SIZE 1024
#define SEQSTACK_TRUE
#define SEQSTACK_FALSE

typedef struct SEQSTACK {
	void* data[MAX_SIZE];
	int size;

}SeqStack;

// 初始化栈
SeqStack* Init_SeqStack();
// 入栈
void Push_SeqStack(SeqStack* stack, void* data);
// 返回栈顶元素
void* Top_SeqStack(SeqStack* stack);
// 出栈
void Pop_SeqStack(SeqStack* stack);
// 判断是否为空
int isEmpty(SeqStack* stack);
// 返回栈中元素的个数
int Size_SeqStack(SeqStack* stack);
// 清空栈
void Clear_SeqStack(SeqStack* stack);
// 销毁
void FreeSpace_SeqStack(SeqStack* stack);

#endif

cpp文件WareHouse.cpp
在这里插入图片描述 cpp文件代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <iostream>
#include <string.h>
#include "SeqStack.h"
// 初始化栈
SeqStack* Init_SeqStack() {
	// 对创建的栈进行初始化
	SeqStack* stack = (SeqStack*)malloc(sizeof(SeqStack));
	for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++) {
		stack->data[i] = NULL;
	}
	stack->size = 0;
	return stack;
};
// 入栈
void Push_SeqStack(SeqStack* stack, void* data) {
	if (stack == NULL) {
		return;
	}
	if (stack->size == MAX_SIZE) {
		return;
	}
	if (data == NULL) {
		return;
	}
	// 入栈
	stack->data[stack->size] = data;
	stack->size++;
};
// 返回栈顶元素
void* Top_SeqStack(SeqStack* stack) {
	if (stack == NULL) {
		return NULL;
	}
	if (stack->size == 0) {
		return NULL;
	}

	return stack->data[stack->size-1];

};
// 出栈
void Pop_SeqStack(SeqStack* stack) {
	if (stack == NULL) {
		return;
	}
	if (stack->size == 0) {
		return;
	}
	stack->data[stack->size - 1] = NULL;
	stack->size--;
};
// 判断是否为空
int isEmpty(SeqStack* stack) {
	if (stack == NULL) {
		return -1;
	}
	if (stack->size == 0) {
		return 1;
	}
	return 0;
};
// 返回栈中元素的个数
int Size_SeqStack(SeqStack* stack) {
	return stack->size;
};
// 清空栈
void Clear_SeqStack(SeqStack* stack) {
	if (stack == NULL) {
		return;
	}
	for (int i = 0; i < stack->size; i++) {
		stack->data[i] = NULL;
	}
	stack -> size = 0;
};
// 销毁
void FreeSpace_SeqStack(SeqStack* stack) {
	if (stack == NULL) {
		return;
	}
	free(stack);
};

typedef struct PERSON {
	char name[64];
	int age;


}Person;

int main(void)
{
	// 创建栈
	SeqStack* stack = Init_SeqStack();
	// 创建数据
	Person p1 = { "zzz",22 };
	Person p2 = { "qqq",23 };
	Person p3 = { "hhh",30 };
	Person p4 = { "fff",40 };
	Person p5 = { "mmm",50 };
	// 入栈
	Push_SeqStack(stack, &p1);
	Push_SeqStack(stack, &p2);
	Push_SeqStack(stack, &p3);
	Push_SeqStack(stack, &p4);
	Push_SeqStack(stack, &p5);
	// 输出
	while (Size_SeqStack(stack) > 0) {
	     // 从栈顶弹出元素
		Person* person = (Person*)Top_SeqStack(stack);
		printf("Name = %s Age = %d\n", person->name, person->age);
		// 弹出
		Pop_SeqStack(stack);
	}
	// 释放内存
	FreeSpace_SeqStack(stack);
	system("pause");
	return 0;
}