數據結構基礎(6) --順序棧的設計與實現

棧是一種只允許在一端進行插入或刪除操作的線性表.其特點爲:先進後出(FILO)/後進先出(LIFO);

 

棧 VS. 隊列

    棧和隊列都是動態集合, 但在棧中, 可以去掉的是最近插入的那一個,:棧實現了一種後進先出(last-in, first-out)的策略;類似的, 在隊列中, 可以去掉的元素總是在集合中存在時間最長的那一個:隊列實現了先進先出(first-in, first-out)的策略[下一篇我們着重複習隊列].

 

棧的示意圖:


  1. //順序棧的實現與解析  
  2. template <typename Type>  
  3. class MyStack  
  4. {  
  5.     template <typename T>  
  6.     friend ostream &operator<<(std::ostream &os, const MyStack<T> &stack);  
  7. public:  
  8.     MyStack(int stackCapacity = 16);  
  9.     ~MyStack();  
  10.   
  11.     bool isEmpty() const;  
  12.     void push(const Type &item);  
  13.     void pop() throw (std::range_error);  
  14.     const Type &top() const throw(std::range_error);  
  15.   
  16. private:  
  17.     Type *m_stack;  
  18.     int m_top;  
  19.     int m_capacity;  
  20. };  
  1. template <typename Type>  
  2. MyStack<Type>::MyStack(int stackCapacity):m_capacity(stackCapacity)  
  3. {  
  4.     if (m_capacity < 1)  
  5.         throw std::range_error("new size must >= 1");  
  6.   
  7.     //申請內存並構造對象  
  8.     m_stack = new Type[m_capacity];  
  9.     if (m_stack == NULL)  
  10.         throw std::bad_alloc();  
  11.   
  12.     m_top = -1;  
  13. }  
  1. template <typename Type>  
  2. MyStack<Type>::~MyStack()  
  3. {  
  4.     //析構對象並釋放內存  
  5.     delete []m_stack;  
  6.     m_stack = NULL;  
  7.     m_top = -1; //將top指針指向無效  
  8.     m_capacity = 0;  
  9. }  
  1. //全局函數:數組放大/縮小  
  2. template <typename Type>  
  3. static void changeSize1D(Type *&array, int oldSize, int newSize)  
  4. throw (std::range_error, std::bad_alloc)  
  5. {  
  6.     if (newSize < 0)  
  7.         throw std::range_error("new size must >= 0");  
  8.   
  9.     Type *tmp = new Type[newSize];  
  10.     if (tmp == NULL)  
  11.         throw std::bad_alloc();  
  12.   
  13.     int minSize = std::min(oldSize, newSize);  
  14.     std::copy(array, array+minSize, tmp);  
  15.   
  16.     delete []array; //將原數組釋放掉  
  17.     array = tmp;    //將原指針指向新申請的數組  
  18. }  
  19.   
  20. template <typename Type>  
  21. void MyStack<Type>::push(const Type &item)  
  22. {  
  23.     //數組最大容量爲m_capacity, 因此數組的最大下標爲m_capacity-1  
  24.     if (m_top  >= m_capacity-1)  
  25.     {  
  26.         changeSize1D(m_stack, m_capacity, m_capacity * 2);  //一次擴容2倍  
  27.         m_capacity *= 2;  
  28.     }  
  29.     //將元素插入棧頂  
  30.     m_stack[++ m_top] = item;  
  31. }  
  1. //棧是否爲空  
  2. template <typename Type>  
  3. inline bool MyStack<Type>::isEmpty() const  
  4. {  
  5.     return -1 == m_top;  
  6. }  
  1. template <typename Type>  
  2. inline const Type &MyStack<Type>::top() const  
  3. throw (std::range_error)  
  4. {  
  5.     if (isEmpty())  
  6.         throw std::range_error("stack is empty");  
  7.   
  8.     return m_stack[m_top];  //返回棧頂元素  
  9. }  
  1. template <typename Type>  
  2. inline void MyStack<Type>::pop()  
  3. throw (std::range_error)  
  4. {  
  5.     if (isEmpty())  
  6.         throw std::range_error("stack is empty");  
  7.   
  8.     //注意:如果該棧保存的對象類型的元素, 則需要顯示調用其析構函數,  
  9.     //同時還需要將棧頂指針下移  
  10.     m_stack[m_top --].~Type();  
  11. }  
  1. //輸出棧的所有內容,以便測試  
  2. template <typename Type>  
  3. ostream &operator<<(ostream &os, const MyStack<Type> &stack)  
  4. {  
  5.     os << stack.m_stack[0];  
  6.     for (int i = 1; i <= stack.m_top; ++i)  
  7.         os << ' ' << stack.m_stack[i];  
  8.   
  9.     return os;  
  10. }  

附-測試代碼

  1. int main()  
  2. {  
  3.     MyStack<int> iStack;  
  4.     iStack.push(10);  
  5.     iStack.push(22);  
  6.     iStack.push(15);  
  7.   
  8.     cout << iStack << endl;  
  9.     try  
  10.     {  
  11.         cout << "Top = " << iStack.top() << endl;  
  12.         iStack.pop();  
  13.         cout << "Top = " << iStack.top() << endl;  
  14.         iStack.pop();  
  15.         cout << "Top = " << iStack.top() << endl;  
  16.         iStack.pop();  
  17.         cout << "Top = " << iStack.top() << endl;  
  18.     }  
  19.     catch (const std::exception &e)  
  20.     {  
  21.         cout << e.what() << endl;  
  22.     }  



原文地址:http://blog.csdn.net/zjf280441589/article/details/42367201

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