• 纸上谈兵:栈(stack)


    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。

    复制代码
    /* 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);
    }
    复制代码

     

    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

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    2014年1月1日,马年
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/hdu-cpd/p/3790056.html
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