【严蔚敏版数据结构】你分得清顺序栈和链栈吗

news2024/12/25 10:09:15

【严蔚敏版数据结构】顺序栈和链栈的剖析和对比

      • 一、顺序栈和链栈的存储结构
      • 二、顺序栈和链栈的初始化
      • 三、顺序栈和链栈的判断是否栈空
      • 四、顺序栈和链栈的入栈
      • 五、顺序栈和链栈的弹栈
      • 六、顺序栈和链栈的取栈顶元素

一、顺序栈和链栈的存储结构

顺序栈的存储结构图如下:
在这里插入图片描述
由图可知,顺序栈是由两个指针,即栈顶top指针、栈底base指针来掌控大局的。同时,还有栈长度stacksize这个辅助。

因此,顺序栈的结构体定义如下:

type struct {
	// 栈顶top指针、栈底base指针
	SElemType *top;
	SElemType *base;
	
	// 栈长度stacksize
	int stacksize;
}SqStack;

明明已经有栈顶top指针、栈底base指针分别指着栈的栈底首元素和栈顶末元素了,为什么还需要栈长度stacksize呢?

因为只有根据栈长度stacksize,我们才能晓得整个顺序栈的总长度是多少,不至于出现上溢(栈满了,你特么还往里头塞新的元素)或下溢(栈空了,你还傻乎乎的想要继续弹出元素)的风险。

而,链栈的存储结构图如下:
在这里插入图片描述

看到没,链栈只有一个头指针S,而且这个头指针一直指向栈顶的元素。它就像监狱长,永远站在队伍的最末端,盯着最后一个新来的元素。

链栈每个节点都有两部分,一是存储数据的data部分,一是指向前一个元素的指针*next部分。

因此链栈的结构体定义如下:

// 定义结构体
typedef struct StackNode {
	// data部分和指针部分
	SElemType data;
	struct StackNode *next;
}StackNode, *LinkStack;

// 这个就是头指针大哥。
LinkStack S;

二、顺序栈和链栈的初始化

好,既然有了结构体,那么就可以初始化了。

顺序栈说白了,就是一个数组,既然是数组,就得在最开头分配内存空间了。(分配好内存后,栈底指针就不为空了)

由于新创建好的顺序栈,里头是没有任何一个元素的,因此,栈顶指针top和栈底指针base挨在一起腻歪。

与此同时,这个顺序栈的栈长度stacksize已经领下圣旨,获得了它的长度。

// 初始化
Status InitStack(SqStack &S) {
	// 分配内存 
	S.base = new SElemType[MAXSIZE];
	// 判断是否栈底为空,!S.base表示为空 
	if(!S.base) exit(OVERFLOW); 
	S.top = S.base;
	S.stacksize = MAXSIZE;
	return OK;
}

那么,链栈呢?

链栈是可以无止尽的新增新元素的,所以它的内存空间不能在一开始就确定好。(只能在每次一压栈(塞入新元素)时,才立刻给它安排个内存空间)

同样的,新创建好的链栈也是没有任何一个元素的,头指针大哥S只能百无聊赖的盯着一片虚无。

// 初始化
Status InitStack(LinkStack &S) {
	S = NULL;
	return OK; 
}

三、顺序栈和链栈的判断是否栈空

栈空,顾名思义,就是里面没有任何一个元素。

对于顺序栈来说,栈空,就意味着栈顶指针top和栈底指针base腻歪,

// 判断是否栈空
Status EmptyStack(SqStack S) {
	if(S.top == S.base)
		return TRUE;
	else
		return ERROR;
}

对于链栈来说,栈空,就意味着头指针大哥S百无聊赖的盯着一片虚无。

// 判断是否栈空
Status EmptyStack(LinkStack S) {
	if(S == NULL) 
		return TRUE;
	else 
		return FALSE;
}

四、顺序栈和链栈的入栈

梦里寻他千百度,蓦然回首,那元素却在灯火阑珊处。

很快,顺序栈迎来了它的一个新元素。

栈顶指针top骂骂咧咧,走到上一层的楼房,把原来待着的好位置让给了新来的。

如果栈顶指针不断上移,直到它站在了整层楼的楼顶(达到栈长度stacksize的值),这说明栈满了,无法再进来新元素。

// 入栈 
Status PushStack(SqStack &S, SElemType e) {
	// 判断是否栈满
	if(S.top - S.base == S.stacksize) 
		return ERROR;
	// 栈顶指针的内容更新为e,且往上增1 
	*S.top ++= e; 
	return OK; 
}

链栈的头指针大哥S也是迎来它的新元素。

刚刚就在初始化的时候讲过了,链栈在初始化时不会先分配内存给元素,因此这里就要分配内存了。

这里需注意,对于栈顶最末元素来说,S->data存储着是它,S->next指向的是它的前一个节点。

// 入栈
Status PushStack(LinkStack &S, SElemType e) {
	// 动态分配内存
	p = new StackNode;
	p->data = e;
	p->next = S;
	S = p;
	return OK; 
}

五、顺序栈和链栈的弹栈

虽然有新元素进来,可是它可能萌生了想离开的想法,那么就得弹栈,把它除去了。

对于顺序栈来说,弹栈之前先检查一下是否空栈,免得尴尬。

然后,栈顶指针top往下走一个楼层,最末一个新来的元素出栈。

// 弹出栈顶元素 
Status PopStack(SqStack &S, SElemType &e) {
	// 判断是否栈空
	if(S.top == S.base) return ERROR;
	// S.top下移,出栈元素被赋值给了e
	e = *--S.top;
	return OK; 
}

链栈在出栈之前,同样需要检查是否空栈。

临时一个节点代替头指针大哥S,等待头指针大哥S重新盯梢出栈元素的前一位元素之后,它就被删除了(释放内存)。

要出栈的元素从它所处节点的data部分被e带走了,头指针大哥S也重新盯梢出栈元素的前一位元素。

// 弹出栈顶元素 
Status PopStack(LinkStack &S, SElemType &e) {
	// 判断是否空栈
	if(S == NULL) return ERROR;
	p = S;
	e = S->data;	
	S = S->next;
	delete p;
	return OK; 
}

六、顺序栈和链栈的取栈顶元素

取栈顶元素之前,顺序栈和链栈同样都要检查是否空栈。

由于顺序栈的栈顶指针top永远站在栈顶元素的上一层,因此,要往下一层才能获得栈顶元素。

// 查询栈顶元素 
Status GetStackParm(SqStack S) {
	// 判断是否栈空
	if(S.top != S.base) 
		// 因为栈顶指针永远在栈顶元素的上一位,因此要返回(S.top - 1)指针所指的内容 
		return *(S.top - 1);	 
}

链栈的头指针大哥S最喜欢的就是盯梢了,因此,在不空栈的情况下,直接返回它的data部分即可获得栈顶元素。

// 查询栈顶元素 
Status GetStackParm(LinkStack S) {
	if(S!=NULL)
		return S->data;
}

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