作者:Vamei 出处:http://www.cnblogs.com/vamei 欢迎转载,也请保留这段声明。谢谢!
栈(stack)是简单的数据结构,但在计算机中使用广泛。它是有序的元素集合。栈最显著的特征是LIFO (Last In, First Out, 后进先出)。当我们往箱子里存放一叠书时,先存放的书在箱子下面,我们必须将后存放的书取出来,才能看到和拿出早先存放的书。
栈中的每个元素称为一个frame。而最上层元素称为top frame。栈只支持三个操作, pop, top, push。
pop取出栈中最上层元素(8),栈的最上层元素变为早先进入的元素(9)。
top查看栈的最上层元素(8)。
push将一个新的元素(5)放在栈的最上层。
栈不支持其他操作。如果想取出元素12, 必须进行3次pop操作。
栈以及pop, push, top操作
栈最经典的计算机应用是函数调用。每个进程都会有一个栈,每个frame中记录了调用函数的参数,自动变量和返回地址。当该函数调用一个新的函数时,栈中会 push一个frame。当函数执行完毕返回时,该frame会pop,从而进入调用该函数的原函数,继续执行。详细请参阅Linux从程序到进程
实际使用的栈并不一定符合数据结构的栈。比如说,有的语言允许被调用函数查看非top frame的记录。这样的栈更类似于下面的经典游戏
栈的C实现 (基于表)
由于栈是限定了操作的有序的元素集合,所以我们既可以在数组的基础上来实现栈,也可以在表的基础上来实现栈。如果使用数组来实现栈,我们需要预留充足的空间供栈使用,并需要一个下标来记录最上层元素的位置。
我们这里使用单向链表来实现栈。我们可以利用介绍表(list)的文章中已经定义的操作来实现三个操作,但这里相对独立的重写了代码。
/* By Vamei */ /* use single-linked list to implement stack */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> typedef struct node *position; typedef int ElementTP; // point to the head node of the list typedef struct node *STACK; struct node { ElementTP element; position next; }; STACK init_stack(void); void delete_stack(STACK); ElementTP top(STACK); void push(STACK, ElementTP); ElementTP pop(STACK); int is_null(STACK); void main(void) { ElementTP a; int i; STACK sk; sk = init_stack(); push(sk, 1); push(sk, 2); push(sk, 8); printf("Stack is null? %d ", is_null(sk)); for (i=0; i<3; i++) { a = pop(sk); printf("pop: %d ", a); } printf("Stack is null? %d ", is_null(sk)); delete_stack(sk); } /* * initiate the stack * malloc the head node. * Head node doesn't store valid data * head->next is the top node */ STACK init_stack(void) { position np; STACK sk; np = (position) malloc(sizeof(struct node)); np->next = NULL; // sk->next is the top node sk = np; return sk; } /* pop out all elements * and then delete head node */ void delete_stack(STACK sk) { while(!is_null(sk)) { pop(sk); } free(sk); } /* * View the top frame */ ElementTP top(STACK sk) { return (sk->next->element); } /* * push a value into the stack */ void push(STACK sk, ElementTP value) { position np, oldTop; oldTop = sk->next; np = (position) malloc(sizeof(struct node)); np->element = value; np->next = sk->next; sk->next = np; } /* * pop out the top value */ ElementTP pop(STACK sk) { ElementTP element; position top, newTop; if (is_null(sk)) { printf("pop() on an empty stack"); exit(1); } else { top = sk->next; element = top->element; newTop = top->next; sk->next = newTop; free(top); return element; } } /* check whether a stack is empty*/ int is_null(STACK sk) { return (sk->next == NULL); }
输出结果:
Stack is null? 0
pop: 8
pop: 2
pop: 1
Stack is null? 1
总结
栈, LIFO
pop, push, top