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C语言编程练习day13

caoxingyu 2022-03-12 阅读 53
c语言数据结构c++

栈：(Stack)是计算机编程中常用的一种线性结构，它的特点是后进先出（LIFO）。其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除运算。这一端被称为栈顶，相对地，把另一端称为栈底。向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈，它是把新元素放到栈顶元素的上面，使之成为新的栈顶元素；从一个栈删除元素又称作出栈或退栈，它是把栈顶元素删除掉，使其相邻的元素成为新的栈顶元素；当表中没有元素时称为空栈；生活中l类似于栈结构的：自助餐的托盘, 最新放上去的, 最先被客人拿走使用。
1、栈的顺序存储
思路：用数组模拟栈，用size（数组中元素个数）表示栈顶，数组左侧为栈底，栈顶位于数组右侧。
1.1实现栈顺序存储相关API的声明。创建头文件SeqStack.h来声明相关函数。

#ifndef SEQSTACK_H
#define SEQSTACK_H

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

//数组去模拟栈的顺序存储
#define MAX_SIZE 1024

//栈结构体
typedef struct SEQSTACK {
	void* data[MAX_SIZE];
	int size; //用size来等价top，同时也可以用作统计栈中元素的个数
}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);
//判断栈是否为空
int IsEmpty_SeqStack(SeqStack* stack);
//返回栈中元素个数
int Size_SeqStack(SeqStack* stack);
//清空栈
void Clear_SeqStack(SeqStack* stack);
//销毁
void FreeSpaceSeqStack(SeqStack* stack);

#endif // !SEQSTACK_H

1.2实现栈顺序存储相关API的定义。创建c文件SeqStack.c来定义相关函数。

#include "SeqStack.h"

//初始化栈
SeqStack* Init_SeqStack() {
	SeqStack* stack = (SeqStack*)malloc(sizeof(SeqStack));
	for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++) {
		stack->data[i] = NULL;//初始化栈中元素为空
	}
	stack->size = 0;//初始化栈顶，用size等级，位于栈底

	return stack;
}
/*
* 入栈函数
* @stack：栈
* @data：待入栈的数据
*/
void Push_SeqStack(SeqStack* stack, void* data) {
	//判断参数的合法性
	if (stack == NULL || data == NULL) {
		return;
	}
	//入栈时，栈已经满了
	if (stack->size == MAX_SIZE) {
		return;
	}
	//入栈操作。size==top，size等价于top，同时也可以用作统计栈中元素的个数
	stack->data[stack->size] = data;
	stack->size++;
}

/*
* 返回栈顶元素
* @stack：栈
*/
void* Top_SeqStack(SeqStack* stack) {
	//判断参数的合法性
	if (stack == NULL) {
		return NULL;
	}
	//栈空
	if (stack->size == 0) {
		return NULL;
	}
	return stack->data[stack->size-1];
}

/*
* 出栈
* @stack：栈
*/
void Pop_SeqStack(SeqStack* stack) {
	//判断参数的合法性
	if (stack == NULL) {
		return;
	}
	//如果栈空，直接返回
	if (stack->size == 0) {
		return;
	}
	//出栈
	stack->data[stack->size - 1] = NULL;
	stack->size--;
}
/*
* 判断栈是否为空
* @stack：栈
*/
int IsEmpty_SeqStack(SeqStack* stack) {
	//判断参数的合法性
	if (stack == NULL) {
		return -1;
	}
	if (stack->size == 0) {
		return 0;//为空，则返回0
	}
	return -1;
}
/*
* 返回栈中元素个数
* @stack：栈
*/
int Size_SeqStack(SeqStack* stack) {
	//判断参数的合法性
	if (stack == NULL) {
		return -1;
	}
	return stack->size;
}
/*
* 清空栈
* @stack：栈
*/
void Clear_SeqStack(SeqStack* stack) {
	//判断参数的合法性
	if (stack == NULL) {
		return;
	}
	for (int i = 0; i <stack->size; i++){
		stack->data[i] = NULL;//将栈中元素置空
	}
	stack->size = 0;//栈顶指向栈底，即元素个数为0
}

/*
* 销毁栈
* @stack：栈
*/
void FreeSpaceSeqStack(SeqStack* stack) {
	//判断参数的合法性
	if (stack == NULL) {
		return;
	}
	free(stack);
}

1.3：函数测试。"栈的顺序存储.c"文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#include "SeqStack.h"

//数据结构体
typedef struct PERSON {
	char name[64];
	int age;
}Person;

void test01() {
	//初始化栈
	SeqStack* stack = Init_SeqStack();

	//初始化数据
	Person p1 = { "aaa", 10 };
	Person p2 = { "bbb", 20 };
	Person p3 = { "ccc", 30 };
	Person p4 = { "ddd", 40 };
	Person p5 = { "eee", 50 };

	//数据入栈
	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) {
		//访问栈顶元素
		Person* p = (Person*)Top_SeqStack(stack);
		printf("Name:%s, Age:%d\n", p->name, p->age);
		Pop_SeqStack(stack);
	}
	//清空
	//Clear_SeqStack(stack);
	//释放
	FreeSpaceSeqStack(stack);
}

int main() {

	test01();

	return 0;
}

输入：无
输出：在这里插入图片描述

优化目标：无
2、栈的链式存储
思路：使用企业链表思想，在创建链表时，传入的数据通过强转变为链表结点类型，然后利用next指针链接起来。可以减少结点的创建和释放。
2.1：实现栈链式存储相关API的声明。创建头文件LinkStack.h来声明相关函数。

#ifndef LINKSTACK_H
#define LINKSTACK_H

#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

//链式栈结点
typedef struct LINKNODE {
	struct LINKNODE* next;
}LinkNode;
//链式栈
typedef struct LINKSTACK {
	LinkNode head;
	int size;
}LinkStack;

//初始化链栈
LinkStack* Init_LinkStack();
//入栈
void Push_LinkStack(LinkStack* stack, LinkNode* data);
//出栈
void Pop_LinkStack(LinkStack* stack);
//返回栈顶元素
LinkNode* Top_LinkStack(LinkStack* stack);
//返回栈中元素个数
int Size_LinkStack(LinkStack* stack);
//清空栈
void Clear_LinkStack(LinkStack* stack);
//销毁栈
void FreeSpace_LinkStack(LinkStack* stack);

#endif // !LINKSTACK_H

2.2：实现栈链式存储相关API的定义。创建c文件LinkStack.c来定义相关函数。

#include "LinkStack.h"

//初始化链栈
LinkStack* Init_LinkStack() {
	LinkStack* stack = (LinkStack*)malloc(sizeof(LinkStack));
	stack->head.next = NULL;
	stack->size = 0;

	return stack;
}
//
/*
* 入栈,采用头插法，所以栈顶为第一个数据元素
* @stack：栈
* @打他：待链接的结点
*/
void Push_LinkStack(LinkStack* stack, LinkNode* data) {
	//判断参数的合法性
	if (stack == NULL || data == NULL) {
		return;
	}

	//头插法
	data->next = stack->head.next;
	stack->head.next = data;

	stack->size++;
}
/*
* 出栈
* @stack：栈
*/
void Pop_LinkStack(LinkStack* stack) {
	//判断参数的合法性
	if (stack == NULL) {
		return;
	}
	//如果栈空，直接返回
	if (stack->size == 0) {
		return;
	}

	//每次出栈的是第一个元素结点，因为采用的是头插法，最后插入的结点即为第一个元素结点
	//定义辅助指针
	LinkNode* pCurrent = stack->head.next;//指向第一个元素结点
	stack->head.next = pCurrent->next;

	stack->size--;
}

/*
* 返回栈顶元素,因为采用头插法入栈，所以栈顶在第一个数据元素
* @stack：栈
*/
LinkNode* Top_LinkStack(LinkStack* stack) {
	//判断参数的合法性
	if (stack == NULL) {
		return NULL;
	}
	//如果栈空，直接返回
	if (stack->size == 0) {
		return NULL;
	}
	return stack->head.next;
}
/*
* 返回栈中元素个数
* @stack：栈
*/
int Size_LinkStack(LinkStack* stack) {
	//判断参数的合法性
	if (stack == NULL) {
		return -1;
	}
	return stack->size;
}
/*
* 清空栈
* @stack：栈
*/
void Clear_LinkStack(LinkStack* stack) {
	//判断参数的合法性
	if (stack == NULL) {
		return;
	}
	//因为没有新建结点，直接让头节点的next指针指向空
	stack->head.next = NULL;
	stack->size = 0;
}
/*
* 销毁栈
* @stack：栈
*/
void FreeSpace_LinkStack(LinkStack* stack) {
	//判断参数的合法性
	if (stack == NULL) {
		return;
	}
	free(stack);
}

2.3：函数测试。"栈的链式存储.c"文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#include "LinkStack.h"

typedef struct PERSON {
	LinkNode node;
	char name[64];
	int age;
}Person;

void test01() {
	//初始化链栈
	LinkStack* stack = Init_LinkStack();

	//初始化数据
	Person p1 = { NULL, "aaa", 10 };
	Person p2 = { NULL, "bbb", 20 };
	Person p3 = { NULL, "ccc", 30 };
	Person p4 = { NULL, "ddd", 40 };
	Person p5 = { NULL, "eee", 50 };

	//入栈
	Push_LinkStack(stack, (LinkNode*)&p1);
	Push_LinkStack(stack, (LinkNode*)&p2);
	Push_LinkStack(stack, (LinkNode*)&p3);
	Push_LinkStack(stack, (LinkNode*)&p4);
	Push_LinkStack(stack, (LinkNode*)&p5);

	//输出
	while (Size_LinkStack(stack) > 0) {
		Person* p = (Person*)Top_LinkStack(stack);
		printf("Name:%s, Age:%d\n", p->name, p->age);
		//弹出栈顶元素
		Pop_LinkStack(stack);
	}

	//销毁栈
	FreeSpace_LinkStack(stack);
}

int main() {

	test01();

	return;
}

输入：无
输出：在这里插入图片描述

优化目标：无

总结：今天学写了顺序栈和链栈。在顺序栈中，在栈结构体中定义size变量来等价top栈顶，同时，size也起到了记录栈中元素个数的作用，可以作为出栈时栈空的判断条件，这是区别于以往理论学习的地方。在链栈中，同样用到了企业链表思想，通过传入的数据强转为栈结点类型，利用里面的next指针进行链接，简化了每次入栈时结点的创建和内存的分配及释放等操作，简化了代码。这几天的学习，让我渐渐的规范了自己的代码，因为在实现相关API时，我已经是自己先写了，不是像之前那样看了后再写，虽然可能功能写不完整，但每次都会记得去判断参数的合法性，写更为详细的注释以及解释参数的意义等。习惯不断养成，能力不断提升。

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