欢迎您访问 最编程 本站为您分享编程语言代码,编程技术文章!
您现在的位置是: 首页

[数据结构]顺序堆栈和链式堆栈的基本操作(定义、初始化、进入、退出、获取顶层元素、遍历、清空)

最编程 2024-03-27 08:25:47
...

⭐栈的分类

✨顺序栈

????优点:

插入和删除操作方便高效:顺序栈只允许在表尾进行插入和删除操作,所以插入和删除非常方便。在栈顶进行插入和删除操作时,不需要移动其他元素,只需修改栈顶指针即可,因此操作非常高效。


存储结构简单明了:顺序栈的存储结构非常简单明了,只需要一个一维数组即可实现。栈顶指针指向的就是当前栈顶元素的位置,因此非常容易理解和实现。


方便实现逆序操作:由于栈遵守后进先出的原则,所以可以方便地实现逆序操作。比如说,可以将一个字符串中的字符倒序输出,只需要将字符依次入栈,再依次出栈即可。


????缺点:

存储空间受限:顺序栈的存储空间是固定的,所以当栈满时,无法再插入新的元素。如果需要存储更多的元素,就需要重新分配存储空间或者使用其他的数据结构。


不支持随机访问:由于栈的特性,只能从栈顶进行插入和删除操作,无法在任意位置插入或删除元素,也无法随机访问栈中的元素。如果需要支持随机访问,就需要使用其他的数据结构。


容易产生溢出:由于栈的特性,一旦栈满并且继续插入元素,就会发生栈溢出。而且由于栈的深度通常比较有限,所以这种情况很容易出现。


非线程安全:线性栈在多线程环境下容易出现问题,如果多个线程同时进行栈的操作,可能会导致栈的状态不一致,需要进行同步处理。


✨链栈

????优点:

存储空间动态可调整:链栈的存储空间是动态可调整的,可以随时根据需要进行扩容或缩容。这使得链栈能够更好地应对数据的变化。


不受固定大小限制:与线性栈不同,链栈的大小不受固定大小的限制,可以处理任意长度的数据。这使得链栈非常适合于处理变长的数据。


不易产生溢出:由于链栈的存储空间是动态可调整的,所以不会像线性栈一样容易产生溢出问题。


支持随机访问:与线性栈不同,链栈支持在任意位置插入或删除元素,也支持随机访问栈中的元素。因此,链栈比线性栈更加灵活。


????缺点:

需要额外的存储空间:与线性栈不同,链栈需要额外的指针来表示元素之间的关系,因此需要更多的存储空间。


操作效率低:相对于线性栈来说,链栈的操作效率比较低,因为在进行插入和删除操作时需要进行指针的重新指向操作。同时由于内存分配和释放的开销,链栈的性能也可能受到一定的影响。


不支持随机访问:尽管链栈支持在任意位置插入或删除元素,并且支持访问栈中的元素,但是由于链表的特性,链栈不支持随机访问,因此在需要频繁进行随机访问的场景下,链栈并不适用。


存在指针空间浪费和指针跳转问题:链栈的每个节点都包含一个指针,这会导致存储空间的浪费。同时,由于链表中相邻节点之间不一定连续存储,因此在访问相邻节点时需要通过指针进行跳转,这也会影响操作的效率。


⭐基本概念

✨栈:

只能在表尾进行插入或删除操作的线性表,


✨栈顶:

表尾端


✨栈顶:

表头端


✨图片理解

网络异常,图片无法展示
|

⭐基本操作

✨定义


✨初始化


✨入栈


✨出栈


✨取栈顶元素


✨遍历


✨置空


⭐顺序栈  的详细操作

????定义

顺序栈是指利用顺序存储结构实现的栈,即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,同时附设指针top指示栈顶元素在顺序栈中的位置。鉴于C++中数组的下标约定从0开始,则当以C++作描述语言时,如此设定会带来很大不便,因此另设指针base指示栈底元素在顺序栈中的位置。当top和base的值相等时,表示空栈。顺序栈的定义如下:


网络异常,图片无法展示
|

typedef int SElemType;
#define max 100
 
typedef struct{
  SElemType *base;
  SElemType *top;
  int stacksize;
}SqStack; 

????初始化

????算法步骤

1.为顺序栈动态分配一个最大容量为maxsize的数组空间,使base指向这段空间的基地址,即栈底


2.栈顶指针top初始化为base,表示栈为空


(S.top=S.base,不是S.base=S.top,顺序别错了)


3.stacksize置于栈的最大容量maxsize


????算法描述

int InitStack(SqStack &S)
{
  S.base=new int[100];
  if(!S.base) return overflow; 
  S.top=S.base;
  S.stacksize=max;
  return 1;
}

????入栈

       base为栈底指针,初始化完成后,栈底指针base始终指向栈底的位置,若base的值NULL,则表明栈结构不存在。top为栈顶指针,其初值指向栈底。每当插入新的栈顶元素时,指针top增1;删除栈顶元素时,指针top减1、因此,栈空时,top和base的值相等,都指向栈底;栈非空时,top始终指向栈顶元素的上一个位置


image.png

    我们定义一个top变量来指示栈顶元素在数组中的位置,top就如同中学物理学过的游标卡尺的游标,如下图,它可以来回移动,意味着栈顶的top可以变大变小,但无论如何游标不能超出尺的长度。同理,若存储栈的长度为StackSize,则栈顶位置top必须小于StackSize。当栈存在一个元素时,top等于0,因此通常把空栈的判定条件定为top等于-1。

image.png

????算法步骤

1.判断栈是否满,如果满,返回-1

2.将新元素压入栈顶,栈顶指针+1

先给栈顶元素赋值,然后指针再+1)

????算法描述

int Insert(SqStack &S,int e)
{
  if(S.top-S.base==S.stacksize) return -1;
  
  *S.top=e;
  S.top++;
  
  return 1;
}

????出栈

出栈就是删除栈顶元素

????算法步骤

1.判断栈是否空,如果空,返回-1

2.栈顶指针-1,栈顶元素赋给e

先指针-1,后赋值)

????算法描述

int Delete(SqStack &S,int &e)
{
  if(S.base==S.top) return -1;
  else
  {
    S.top--;
    e=*S.top;
  }
  return OK;                                                                                                     
 } 

????取栈顶元素

栈非空时,这个操作返回当前栈顶元素的值,栈顶指针保持不变

????算法步骤

栈顶指针不变,返回栈顶元素的值

????算法描述

int PushOut(SqStack &S)
 {
  if(S.base!=S.top) 
        return *(S.top-1);//当前栈顶元素的值,栈顶指针保持不变
 }

????遍历栈

????算法步骤

1.创建一个新指针

2.从栈顶遍历到栈底

注意:p指针要先-1再输出值,因为top指针在栈顶元素的上一个位置

????算法描述

void Search(SqStack &S)
{
 
  int* p;
  p = S.top;
  while (p != S.base)
  {
    p--;
    cout << *p << endl;
  }
  
}

????置空栈

????算法步骤

top指针=base指针时,为空

???? 算法描述

int kong(SqStack &S)
{
  S.top=S.base;
  return 1;
}

????完整代码

#include<iostream>
using namespace std;
 
typedef int SElemType;
#define max 100
#define OK 1
#define overflow -1
 
typedef struct{
  SElemType *base;
  SElemType *top;
  int stacksize;
}SqStack; 
 
 
//1
int InitStack(SqStack &S)
{
  S.base=new int[100];
  if(!S.base) return overflow; 
  S.top=S.base;
  S.stacksize=max;
  return 1;
}
//2
int Insert(SqStack &S,int e)
{
  if(S.top-S.base==S.stacksize) return -1;
  
  *S.top=e;
  S.top++;
  
  return 1;
}
//3
int Delete(SqStack &S,int &e)
{
  if(S.base==S.top) return -1;
  else
  {
    S.top--;
    e=*S.top;
  }
  return OK;                                                                                                     
 } 
 //4
 int PushOut(SqStack &S)
 {
  if(S.base!=S.top) return *(S.top-1);
 }
 //5
void Search(SqStack &S)
{
 
  int* p;
  p = S.top;
  while (p != S.base)
  {
    p--;
    cout << *p << endl;
  }
  
}
int kong(SqStack &S)
{
  S.top=S.base;
  return 1;
}
int main()
{
  SqStack S;
  int n,num,s,cnt,e;
  cout<<"1 初始化"<<endl;
  cout<<"2 插入元素,从而建立栈"<<endl;
  cout<<"3 删除栈顶元素"<<endl;
  cout<<"4 取出栈顶元素"<<endl;
  cout<<"5 遍历栈"<<endl;
  cout<<"6 置空栈"<<endl;
  cout<<"0 结束"<<endl;
  for(;;)
  {
    cin>>n;
    switch(n)
    {
      case 1:
        if(InitStack(S)) cout<<"建栈成功"<<endl;
        else cout<<"建栈失败"<<endl;
        break;
      case 2:
        cout<<"请输入需要插入元素的个数"<<endl;
        cin>>num;
        for(int i=0;i<num;i++)
        {
          int e;
          cin>>e;
          if(Insert(S,e)) cout<<"插入成功"<<endl;
          else cout<<"插入失败"<<endl;
        }
        break;
      case 3:
        int ee;
        if(Delete(S,ee)) 
        {
          cout<<"栈顶元素删除成功"<<ee<<endl;//注意,输出的是ee,而不是Delete(S,ee)
          num--;
        }
        else cout<<"栈顶元素删除失败"<<endl;
        break;  
      case 4:
        cout<<"取出栈顶元素"<<endl;
        cout<<PushOut(S)<<endl;
        break;
      case 5:
        cout<<"遍历栈"<<endl;
        Search(S);
        break;
      case 6:
        if(kong(S)) cout<<"置空成功"<<endl;
        break;
      case 0:
        return 0;
        break;

						

上一篇: Spring Boot 2.x 基础教程:使用弹性工作进行分片配置

下一篇: 解决 OpenStack 启动实例未就绪 (HTTP 409) 问题的具体步骤