C語言資料結構棧

阿新 • • 發佈：2021-02-01

技術標籤：資料結構棧演算法 c語言

Stack

一、順序棧及基本操作

用順序表實現棧儲存結構。棧的儲存結構操作必須遵循”先進後出的“的原則。

若用順序表即陣列a來儲存資料。

即可用a[0],a[1],a[2],a[3]來分別取出資料，那麼我們用一個整型top,來表示索引（初始值為-1即空棧），每次增加一個數據top++；每次減少一個數據top–；可以模擬出棧的儲存結構”先進後出“的原則。

1.順序棧-入棧

1）模擬空棧的情況，即陣列為空，top = -1。

2）首先新增一個元素1，即入棧元素1，top++。

3）延續2）方法入棧2，3，4。

程式碼如下：

/*
    元素elem進棧，a為陣列，top值為當前棧的棧頂位置
*/
int push(int *a,int top,int elem){
    a[++top]=elem;
    return top;
}

2.順序棧-出棧

例如，我們需要將元素2出棧，即需要先將4元素出棧，再將3元素出棧，隨後才能使2元素出棧，在順序表模擬的棧出棧，元素並沒有摘掉，為了方便理解，先將元素摘掉。

程式碼如下：

/*
    資料元素出棧
*/
int pop(int *a,int top){
    if(top == -1){
        cout<<"空棧"<<endl;
        return -1;
    }
    cout<<"出棧元素："<<a[top]<<endl;
    top--;       //每出棧一個元素棧頂-1
    return top;  //返回現在棧頂
}

3.順序棧-總結

順序棧只是模擬棧的出棧入棧過程，即”先進後出“，並不能很好的體現棧的儲存結構。

實現結果：

二、鏈棧及基本操作

鏈棧與順序棧類似，順序棧是以陣列的頭為棧底，另一頭為棧頂；

鏈棧則是以單向鏈的頭為棧頂，鏈尾為棧底，實現棧的儲存結構，如圖；

1）將連結串列頭部作為棧頂的一端，可以避免在實現資料”入棧“和”出棧“操作時做大量的遍歷連結串列；

2）在實現資料”入棧“操作時，需要將資料從連結串列的頭部插入；

3）在實現資料”出棧“操作時，需要刪除連結串列頭部的首元節點；

因此，鏈棧實際上就是一個只能採用頭插法插入或刪除資料的連結串列。

1.鏈棧-入棧

例如，將元素1、2、3、4依次入棧，即是用頭插法將各個元素依次插入新增到連結串列中，過程如下；

a)空棧： head → NULL

b)1入棧： head → 1 → NULL

c)2入棧： head → 2 → 1 → NULL

d)3入棧： head → 3 → 2 → 1 → NULL

e)4入棧： head → 4 → 3 → 2 → 1 → NULL

程式碼如下：

/******* 創 建 鏈 表 節 點 結 構 *******/
typedef struct lineStack{
    int date;
    struct lineStack *next;
}lineStack;
/*
    鏈棧-入棧，elem為入棧元素
*/
lineStack *push(lineStack *stack,int elem){
    //建立儲存新元素的節點
    lineStack *newLine = (lineStack *)malloc(sizeof(lineStack));
    newLine->date = elem;
    //新節點與頭節點建立邏輯關係
    newLine->next = stack;
    //更新頭指標
    stack = newLine;
    //返回新棧頂
    return stack;
}

2.鏈棧-出棧

例如，我們需要將元素2出棧，那麼根據”先進後出“的原則，我們則需要先將元素4出棧，再將元素3出棧，隨後才能時元素2出棧，整個操作如下；

a)初始鏈棧： head → 4 → 3 → 2 → 1 → NULL

b)4出棧： head → 3 → 2 → 1 → NULL 4出

c)3出棧： head → 2 → 1 → NULL 3出

d)2出棧： head → 1 → NULL 2出

程式碼如下：

/*
    鏈棧-出棧，stack為棧頂
*/
lineStack *pop(lineStack *stack){
    //如果一開始就為空棧即沒有元素
    if(stack){
        //宣告一個新指標指向棧頂
        lineStack *top = stack;
        //更新頭指標
        stack = stack->next;
        cout<<"出棧元素為："<<top->date<<endl;
        //此時判斷是否為空棧，若不是則新棧頂為
        if(stack){
            cout<<"新棧頂元素為："<<stack->date<<endl;
        }else{
            cout<<"棧已空！"<<endl;
        }
        //釋放出棧元素節點
        free(top);
    }else{
        cout<<"棧內沒有元素"<<endl;
    }
    return stack; //返回新棧頂
}