如何用C語言、Python實(shí)現(xiàn)棧及典型應(yīng)用
前言
棧是什么,你可以理解為一種先入后出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(First In Last Out),一種操作受限的線性表...
C實(shí)現(xiàn)
借助與C語言中的void指針及函數(shù)指針,我們可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)鏈?zhǔn)酵ㄓ脳#?/p>
/* stack.h */ #ifndef _STACK_H_ #define _STACK_H_ typedef struct stackNode { void *value; struct stackNode *next; } stackNode; typedef struct stack { stackNode *top; void (*free)(void *ptr); unsigned long size; } stack; /* Functions implemented as macros */ #define stackTop(s) ((s)->top) #define stackSize(s) ((s)->size) #define stackSetFreeMethod(s, m) ((s)->free = (m)) #define stackGetFreeMethod(s) ((s)->free) stack *stackCreate(void); stack *stackPush(stack *stack, void *value); stackNode *stackPop(stack *stack); void stackClear(stack *stack); #endif /* _STACK_H_ */ /* stack.c */ #include <stdlib.h> #include "stack.h" stack *stackCreate(void) { struct stack *stack; if ((stack = (struct stack *)malloc(sizeof(struct stack))) == NULL) return NULL; stack->top = NULL; stack->free = NULL; stack->size = 0; return stack; } stack *stackPush(stack *stack, void *value) { stackNode *node; if ((node = (stackNode *)malloc(sizeof(stackNode))) == NULL) return NULL; node->value = value; node->next = (stack->size == 0) ? NULL : stack->top; stack->top = node; stack->size++; return stack; } stackNode *stackPop(stack *stack) { stackNode *node; node = stack->top; if (stack->size != 0) { stack->top = node->next; stack->size--; } return node; } void stackClear(stack *stack) { unsigned long size; stackNode *current, *next; current = stack->top; size = stack->size; while (size--) { next = current->next; if (stack->free) stack->free(current->value); free(current); current = next; } free(stack); }
這里的實(shí)現(xiàn)附設(shè)了一個(gè)頭節(jié)點(diǎn),主要用于注冊(cè)與棧節(jié)點(diǎn)操作相關(guān)的函數(shù)。我們把棧的大小信息也存了進(jìn)去,這樣就可以在O(1)的時(shí)間內(nèi)獲取當(dāng)前棧大小了!
Python實(shí)現(xiàn)
在Python中,list其實(shí)可以直接作為棧使用,如果你只在它的一端進(jìn)行操作的話。當(dāng)然我們也可以簡單封裝一下:
class Stack(object): """A stack encapsulation based on list.""" def __init__(self): self.items = [] def empty(self): return self.items == [] def clear(self): del self.items[:] @property def size(self): return len(self.items) def push(self, item): """Add a new item to the top of the stack.""" self.items.insert(0, item) def pop(self): """Remove the top item from the stack.""" return self.items.pop(0) def top(self): """Return the top item from the stack but not remove it. """ return self.items[0] def __iter__(self): return iter(self.items) def __next__(self): return self.pop()
應(yīng)用
下面介紹幾個(gè)棧的典型應(yīng)用。
括號(hào)匹配
給你一個(gè)算術(shù)表達(dá)式或者一段C代碼,如何寫一個(gè)程序驗(yàn)證它其中的括號(hào)是否匹配?借助棧,可以很容易實(shí)現(xiàn)。算法流程如下:
遍歷字符:
1.如果是左括號(hào),push入棧;
2. 如果是右括號(hào),這時(shí)候如果棧為空,說明不匹配,如果棧不為空并且pop出棧的左括號(hào)與右括號(hào)類型不一樣,說明不匹配;
遍歷結(jié)束后,如果棧不為空,說明不匹配。
def check_pares(exp): """Check if parentheses match in a expression.""" stack = Stack() pares = {')': '(', ']': '[', '}': '{'} for x in exp: if x in '([{': stack.push(x) elif x in ')]}': if stack.empty() or pares[x] != stack.pop(): return False return True if stack.empty() else False
數(shù)制轉(zhuǎn)換
以十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制為例:
def dec2bin(dec): """Converting decimal number to binary string.""" if dec == 0: return '0' stack = Stack() while dec: r = dec % 2 stack.push(r) dec = dec // 2 return ''.join(str(digit) for digit in stack)
模擬遞歸
遍歷二叉樹算是經(jīng)典的遞歸應(yīng)用了。我們以先序遍歷為例,遞歸版本的代碼很容易寫:
def preorder_traversal(root): """ 1 / \ 2 3 / \ \ 4 5 6 """ if not root: return print(root.val) preorder_traversal(root.lchild) preorder_traversal(root.rchild)
下面是非遞歸的版本:
def preorder_traversal(root) s = Stack() while s.size or root: if root: print(root.val) s.push(root) root = root.lchild else: root = s.pop().rchild
總結(jié)
以上就是如何用C語言和Python實(shí)現(xiàn)棧及典型應(yīng)用的全部內(nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家繼續(xù)支持腳本之家。
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