C++实现栈与分析栈的知识点
时间：2022-10-13 14:15:06|栏目：C代码|点击： 次
一、栈的概念
栈的英文为stack，译为一叠或者一摞。栈是一种采用先进后出FILO（first in last out）或称为后进先出LIFO（last in first out）策略进行元素访问的数据结构。栈经常被比作是一摞碟子，最上面的碟子是最后放上去的，却是最先被拿走的。
二、栈的基本组成和操作
如果要正确的使用栈，则必须保证其含有栈顶指针和栈元素。此外，栈的基本操作含有：
- 初始化；
- 入栈；
- 出栈；
- 清空栈；
- 访问栈顶元素；
- 检测栈的状态；
其中，栈包含三种状态：栈空、一般状态、栈满。检测栈满是非常重要的步骤，防止在栈容量不能扩充时出现溢出现象，此时称为上溢。如果在栈空时进行出栈操作，此时会出现下溢。所以在入栈和出栈时，必须对栈的状态进行检查。
三、栈元素的存储方式
常用的实现方式分为两种;
- 第一种策略是使用静态数组实现，此时栈的容量是有限的；
- 第二种策略是使用动态数组或者链表，此时栈的容量可以动态扩充。
四、C++实现静态栈
使用静态数组实现栈结构时，栈底固定不变，栈顶随着压栈和出栈操作进行自加和自减。一般采用整型变量来表示栈顶，压栈时栈顶变量加一，出栈时栈顶变量减一。
（1）栈类的设计
根据前面对栈基本功能和组成的描述，栈类应该包含下述的公有函数成员和私有数据成员。其中currentSize为栈顶指针，用于压栈、入栈、判空、判满等操作；T表示模板参数类型，栈元素为T类型数组，可以在隐式或显式实例化时指定；SIZE表示栈的容量，一旦确定就不能更改。
代码如下：
template <typename T, int SIZE=10>
class Stack {
public:
bool isEmpty();
bool isFull();
void push(const T &data);
T pop();
void clear();
T getTop();
private:
// 栈顶指针
int currentSize=-1;
T array[SIZE];
};
（1）isEmpty()判断是否为空
如果栈顶指针值为0，则表示为栈为空，代码如下：
template<typename T, int SIZE>
bool Stack<T, SIZE>::isEmpty() {
if (currentSize == 0) {return true;}
else {return false;}
}
（2）isFull()判断是否已满
如果栈顶指针值等于栈的存储容量SIZE时，栈满：
template<typename T, int SIZE>
bool Stack<T, SIZE>::isFull() {
if (currentSize == SIZE) {return true;}
else { return false; }
}
（3）push()压栈
将数据压栈时，栈顶指针同步加一；
template<typename T, int SIZE>
void Stack<T, SIZE>::push(const T &data) {
// 栈顶压入
currentSize++;
array[currentSize] = data;
}
（4）pop()出栈
将数据弹出后，栈顶指针需要减一：
template<typename T, int SIZE>
T Stack<T, SIZE>::pop() {
if(currentSize>=1){return array[currentSize--];}
}
（5）getTop()获取栈顶元素
获取栈顶数据并不需要对栈顶指针进行移动：
template<typename T, int SIZE>
T Stack<T, SIZE>::getTop() {
return array[currentSize];
}
（6）clear()清空栈
由于采用的是静态数组，所以清空栈时无需进行内存释放，将栈顶指针归零即可：
template<typename T, int SIZE>
void Stack<T, SIZE>::clear() {
currentSize = -1;
}
