C语言栈的表示与实现实例详解分析

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C语言栈的表示与实现实例详解分析

　　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=%dn",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%dn",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=%dn",s.top,s.base, s.stacksize); }

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