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c语言数据结构与算法--简单实现栈和队列的出栈与入栈

news 2024/11/23 20:53:52

（一）栈的基本概念

栈(Stack)是限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表，如铁路调度。如下图：

（二）栈的的表现形式

栈有两种表示形式：栈的表示和实现、栈的链式表示。

1．栈的表示和实现

利用一组地址连续的存储单元依次存放自栈底到栈顶的数据元素。如下图：

同时设置栈顶指针(top)和栈底指针(base)。当 top = base 表示栈空；增加一个元素，top 增加 1；删除栈顶元素，top 减 1。非空栈顶指针始终在始终在栈顶元素的下一个位置。

2．栈的链式表示

当栈的长度无法估计时最好用栈的链式表示，如下图所示。

结点包含数据元素和指针两个数据域。

（三）栈的链式表示时元素压入、弹出算法实现思路

1．栈的线性链表的压入算法

压入算法过程为：定义新的结点 p、修改新结点的指针（指向原栈顶结点 top）、给新结点 p 赋值为 x、修改新栈顶的指针（指向新结点 p）。

2．栈的线性链表的弹出算法

弹出算法过程为：将栈顶结点 top 赋给 p、取结点 p 的值并赋给 x、调整栈顶位置（指向结点 p 的下一个结点）、释放结点 p 的空间。

（四）算法的实现

栈的顺序存储代码表示（已给出具体代码的注释）：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  // 定义栈结构体
typedef struct {int data[100];  // 存储栈数据的数组int top;        // 栈顶指针int bottom;     // 栈底指针
} stack;// 创建栈的函数
stack* StackCreate() {// 开辟存储空间stack* p = (stack*)malloc(sizeof(stack));if (p == NULL)return NULL;  // 如果内存分配失败，返回NULLp->bottom = -1;  // 初始化bottom为-1，表示栈为空p->top = -1;     // 初始化top为-1，表示栈为空return p;
}// 入栈函数，在p栈尾插入a
void StackInput(stack* p, int a) {if (p->top < 99) {++(p->top);  // 栈顶指针加一p->data[p->top] = a;  // 赋值}else {printf("栈的空间不够了!!!\n");}
}// 出栈函数，在p栈尾出栈,并用a来存储
int StackOutput(stack* p, int* a) {if (p->top != -1) {  // 如果栈不为空*a = p->data[p->top];  // 赋值(p->top)--;  // 栈顶指针减一return 1;  // 成功出栈，返回1}return 0;  // 栈为空，返回0
}// 打印栈中所有元素的函数
void Print_function(stack* p) {for (int i = p->top; i >= 0; i--) {  // 从栈顶到栈底遍历printf("%d ", p->data[i]);  // 打印栈中的元素}printf("\n");
}int main() {int a, n, m;stack* p = StackCreate();  // 创建栈if (p == NULL) {printf("内存分配失败!\n");return 1;  // 如果创建栈失败，返回1}printf("请输入入栈个数:");scanf("%d", &n);  // 读取入栈的元素个数for (int i = 0; i < n; i++) {printf("请输入第%d个数:", i + 1);scanf("%d", &a);  // 读取用户输入的数字StackInput(p, a);  // 将数字入栈printf("入栈后:\n");Print_function(p);  // 打印当前栈的状态}printf("请输入出栈个数:");scanf("%d", &m);  // 读取出栈的元素个数for (int i = 0; i < m; i++) {int element;if (StackOutput(p, &element)) {  // 将栈顶元素出栈printf("出栈元素: %d\n", element);  // 打印出栈的元素}else {printf("栈已空，无法出栈!\n");}}printf("出栈后:\n");Print_function(p);  // 打印当前栈的状态free(p);  // 释放栈占用的内存return 0;
}

运行结果：

栈的链式存储代码表示（已给出具体代码的注释）：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  // 定义链表节点结构体
typedef struct Node {int data;           // 存储的数据struct Node* next;  // 指向下一个节点的指针
} Node;// 定义栈结构体
typedef struct {Node* top;  // 栈顶指针
} stack;
// 创建栈的函数
stack* StackCreate() {stack* p = (stack*)malloc(sizeof(stack));if (p == NULL)return NULL;  // 如果内存分配失败，返回NULLp->top = NULL;    // 初始化栈顶指针为NULL，表示栈为空return p;
}
// 入栈函数，在p栈顶插入a
void StackInput(stack* p, int a) {Node* new_node = (Node*)malloc(sizeof(Node));if (new_node == NULL) {printf("内存分配失败!\n");return;}new_node->data = a;  new_node->next = p->top;  // 新节点的next指针指向当前栈顶p->top = new_node;  // 更新栈顶指针
}
// 出栈函数，在p栈顶出栈,并用a来存储
int StackOutput(stack* p, int* a) {if (p->top == NULL) { return 0;  // 返回0表示失败}Node* temp = p->top;  // 临时指针指向栈顶节点*a = temp->data;    p->top = temp->next;  // 更新栈顶指针free(temp);           // 释放栈顶节点的内存return 1;  // 成功出栈，返回1
}
// 打印栈中所有元素的函数
void Print_function(stack* p) {Node* current = p->top;  // 从栈顶开始遍历while (current != NULL) {printf("%d ", current->data);  // 打印栈中的元素current = current->next;       // 移动到下一个节点}printf("\n");
}
int main() {int a, n, m;stack* p = StackCreate();  // 创建栈if (p == NULL) {printf("内存分配失败!\n");return 1;  // 如果创建栈失败，返回1}printf("请输入入栈个数:");scanf("%d", &n);  // 读取入栈的元素个数for (int i = 0; i < n; i++) {printf("请输入第%d个数:", i + 1);scanf("%d", &a);  // 读取用户输入的数字StackInput(p, a);  // 将数字入栈printf("入栈后:\n");Print_function(p);  // 打印当前栈的状态}printf("请输入出栈个数:");scanf("%d", &m);  // 读取出栈的元素个数for (int i = 0; i < m; i++) {int element;if (StackOutput(p, &element)) {  // 将栈顶元素出栈printf("出栈元素: %d\n", element);  // 打印出栈的元素}else {printf("栈已空，无法出栈!\n");}}printf("出栈后:\n");Print_function(p);  // 打印当前栈的状态// 释放栈中所有节点的内存Node* current = p->top;while (current != NULL) {Node* temp = current;current = current->next;free(temp);}free(p);  // 释放栈结构体的内存return 0;
}

运行结果：

最后。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

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