C语言栈的表示与实现实例详解
时间：2021-04-22 09:06:59|栏目：C代码|点击： 次
1.基本概念：
C语言的栈是指限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。
栈作为C语言中一种常用的数据结构，是一种只能在一端进行插入和删除操作的特殊线性表。它按照先进后出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据（最后一个数据被第一个读出来）。栈具有记忆作用，对栈的插入与删除操作中，不需要改变栈底指针。
栈是允许在同一端进行插入和删除操作的特殊线性表。允许进行插入和删除操作的一端称为栈顶(top)，另一端为栈底(bottom)；栈底固定，而栈顶浮动；栈中元素个数为零时称为空栈。插入一般称为进栈（PUSH），删除则称为退栈（POP）。栈也称为后进先出表。
在计算机系统中，栈则是一个具有以上属性的动态内存区域。程序可以将数据压入栈中，也可以将数据从栈顶弹出。在i386机器中，栈顶由称为esp的寄存器进行定位。压栈的操作使得栈顶的地址减小，弹出的操作使得栈顶的地址增大。
栈在程序的运行中有着举足轻重的作用。最重要的是栈保存了一个函数调用时所需要的维护信息，这常常称之为堆栈帧或者活动记录。堆栈帧一般包含如下几方面的信息：
(1)函数的返回地址和参数
(2)临时变量：包括函数的非静态局部变量以及编译器自动生成的其他临时变量
2.实现代码：
#define STACK_INIT_SIZE 10 /* 存储空间初始分配量 */
#define STACKINCREMENT 2 /* 存储空间分配增量 */
typedef struct SqStack
{
SElemType *base; /* 在栈构造之前和销毁之后，base的值为NULL */
SElemType *top; /* 栈顶指针 */
int stacksize; /* 当前已分配的存储空间，以元素为单位 */
}SqStack; /* 顺序栈 */
Status InitStack(SqStack *S)
{ /* 构造一个空栈S */
(*S).base=(SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));
if(!(*S).base)
exit(OVERFLOW); /* 存储分配失败 */
(*S).top=(*S).base;
(*S).stacksize=STACK_INIT_SIZE;
return OK;
}
Status DestroyStack(SqStack *S)
{ /* 销毁栈S，S不再存在 */
free((*S).base);
(*S).base=NULL;
(*S).top=NULL;
(*S).stacksize=0;
return OK;
}
Status ClearStack(SqStack *S)
{ /* 把S置为空栈 */
(*S).top=(*S).base;
return OK;
}
Status StackEmpty(SqStack S)
{ /* 若栈S为空栈，则返回TRUE，否则返回FALSE */
if(S.top==S.base)
return TRUE;
else
return FALSE;
}
int StackLength(SqStack S)
{ /* 返回S的元素个数，即栈的长度 */
return S.top-S.base;
}
Status GetTop(SqStack S,SElemType *e)
{ /* 若栈不空，则用e返回S的栈顶元素，并返回OK；否则返回ERROR */
if(S.top>S.base)
{
*e=*(S.top-1);
return OK;
}
else
return ERROR;
}
Status Push(SqStack *S,SElemType e)
{ /* 插入元素e为新的栈顶元素 */
if((*S).top-(*S).base>=(*S).stacksize) /* 栈满，追加存储空间 */
{
(*S).base=(SElemType *)realloc((*S).base,((*S).stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(SElemType));
if(!(*S).base)
exit(OVERFLOW); /* 存储分配失败 */
(*S).top=(*S).base+(*S).stacksize;
(*S).stacksize+=STACKINCREMENT;
}
*((*S).top)++=e;
return OK;
}
Status Pop(SqStack *S,SElemType *e)
{ /* 若栈不空，则删除S的栈顶元素，用e返回其值，并返回OK；否则返回ERROR */
if((*S).top==(*S).base)
return ERROR;
*e=*--(*S).top;
return OK;
}
Status StackTraverse(SqStack S,Status(*visit)(SElemType))
{ /* 从栈底到栈顶依次对栈中每个元素调用函数visit()。 */
/* 一旦visit()失败，则操作失败 */
while(S.top>S.base)
visit(*S.base++);
printf("\n");
return OK;
}
#include"c1.h"
typedef int SElemType; /* 定义栈元素类型，此句要在c3-1.h的前面 */
#include"c3-1.h"
#include"bo3-1.c"
Status visit(SElemType c)
{
printf("%d ",c);
return OK;
}
void main()
{
int j;
SqStack s;
SElemType e;
if(InitStack(&s)==OK)
for(j=1;j<=12;j++)
Push(&s,j);
printf("栈中元素依次为：");
StackTraverse(s,visit);
Pop(&s,&e);
printf("弹出的栈顶元素 e=%d\n",e);
printf("栈空否：%d(1:空 0:否)\n",StackEmpty(s));
GetTop(s,&e);
printf("栈顶元素 e=%d 栈的长度为%d\n",e,StackLength(s));
ClearStack(&s);
printf("清空栈后，栈空否：%d(1:空 0:否)\n",StackEmpty(s));
DestroyStack(&s);
printf("销毁栈后，s.top=%u s.base=%u s.stacksize=%d\n",s.top,s.base, s.stacksize);
}
