C語言 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中棧的實現(xiàn)代碼
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧是什么
舉一個簡單的例子:在往箱子里面放衣物的時候,放在最上面的衣物總是我們最后放上去的;而當我們從箱子里取出衣物的時候,總是最先拿出上面的。這就是現(xiàn)實生活中的棧。
準確的講,棧就是一種可以實現(xiàn)“先進后出(或者叫后進先出)”的存儲結(jié)構(gòu)。
學過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的人都知道:??梢杂脙煞N方式來實現(xiàn),一種方法是用數(shù)組實現(xiàn)棧,這種棧成為靜態(tài)棧;另外一種方法是用鏈表實現(xiàn)棧,這種棧叫做動態(tài)棧。
棧中通常存放著程序的局部變量等。棧通常有出棧和入棧操作。
棧的結(jié)構(gòu)
空棧的結(jié)構(gòu):【其實就是棧頂和棧頂都指向一個無用的頭結(jié)點】
存有結(jié)點的棧結(jié)構(gòu):【棧頂指針指向棧頂結(jié)點,棧底指針指向頭結(jié)點】
棧的實現(xiàn)
下面是用C實現(xiàn)的一個棧結(jié)構(gòu)的源碼及詳細注釋:
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<malloc.h> //定義結(jié)點結(jié)構(gòu)體 typedef struct Node { int data; //內(nèi)容 struct Node * pNext; //指向下一結(jié)點的指針 } NODE, * PNODE; //NODE等價于struct Node, PNODE等價于struct Node * //定義棧的結(jié)構(gòu)體 typedef struct Stack { PNODE pTop; //棧頂結(jié)點 PNODE pBottom; //棧底結(jié)點 } STACK, * PSTACK; //STACK等價于struct Stack, PSTACK等價于struct Stack * //函數(shù)聲明 void initStack(PSTACK pStack); //對棧進行初始化的函數(shù) void pushStack(PSTACK pStack, int val); //入棧的函數(shù) bool popStack(PSTACK pStack, int * pVal);//出棧的函數(shù),*pVal用來保存出棧的元素內(nèi)容 void traverseStack(PSTACK pStack); //遍歷棧的函數(shù) bool isEmpty(PSTACK pStack); //判斷棧是否為空的函數(shù) void clearStack(PSTACK pStack); //清空棧的函數(shù) int main(void) { STACK stack; //定義一個棧變量,STACK等價于struct Stack int val; //用來保存出棧的內(nèi)容 initStack(&stack); //調(diào)用棧的初始化函數(shù) pushStack(&stack, 10); //調(diào)用入棧的函數(shù) pushStack(&stack, 20); pushStack(&stack, 30); pushStack(&stack, 50); traverseStack(&stack); //調(diào)用遍歷棧的函數(shù) //調(diào)用出棧的函數(shù) if(popStack(&stack, &val)) printf("出棧成功,出棧的元素值為:%d\n", val); else printf(" 出棧失敗!"); //調(diào)用清空棧的函數(shù) clearStack(&stack); traverseStack(&stack); //調(diào)用遍歷棧的函數(shù) system("pause"); return 0; } void initStack(PSTACK pStack) { //創(chuàng)建一個空結(jié)點,讓pTop指向它 pStack->pTop = (PNODE)malloc(sizeof(NODE)); if(NULL != pStack->pTop) { //將pBottom也指向空節(jié)點 pStack->pBottom = pStack->pTop; //清空空結(jié)點的指針域 pStack->pTop->pNext = NULL; } else //如果內(nèi)存分配失敗 { printf("內(nèi)存分配失敗!程序退出!\n"); exit(-1); } return; } void pushStack(PSTACK pStack, int val) { //動態(tài)創(chuàng)建一個新結(jié)點 PNODE pNew = (PNODE)malloc(sizeof(NODE)); //設置新結(jié)點的數(shù)據(jù)域的值 pNew->data = val; //將新結(jié)點的指針域指向之前建的空節(jié)點 pNew->pNext = pStack->pTop; //pStack->pTop不能換成pStack->pBottom //pTop指向新的結(jié)點 pStack->pTop = pNew; return; } bool popStack(PSTACK pStack, int * pVal) { if(isEmpty(pStack)) { return false; } else { //先保存棧頂元素的地址,然后將pTop指向下一元素,最后釋放之前棧頂元素的內(nèi)存 PNODE rNode = pStack->pTop; *pVal = rNode->data; pStack->pTop = rNode->pNext; free(rNode); rNode = NULL; return true; } } void traverseStack(PSTACK pStack) { //將棧頂賦給一個臨時結(jié)點,因為在遍歷棧的時候不能銷毀棧 PNODE pNode = pStack->pTop; //循環(huán)遍歷棧,直到棧底 while(pStack->pBottom != pNode ) { printf("%d ", pNode->data); pNode = pNode->pNext; } printf("\n"); return; } bool isEmpty(PSTACK pStack) { if(pStack->pTop == pStack->pBottom) return true; else return false; } void clearStack(PSTACK pStack) { //棧為空,則退出該函數(shù) if(isEmpty(pStack)) { return; } else { //兩個結(jié)點指針變量用來釋放棧中元素的內(nèi)存 PNODE p = pStack->pTop; PNODE q = NULL; //循環(huán)釋放內(nèi)存 while(p != pStack->pBottom) { q = p->pNext; free(p); p = q; } //將棧頂和棧底指向同一個指針域為空的結(jié)點 pStack->pTop = pStack->pBottom; return; } }
棧的典型應用
生產(chǎn)消費模型常用棧來實現(xiàn)。生產(chǎn)者生產(chǎn)的東西都放入棧中,然后消費者從棧中依次取出東西,當棧頂和棧底指向都指向首結(jié)點時,生產(chǎn)的東西就被消耗光了。
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