數據結構與算法分析-用C語言實現棧（數組方式）

用單鏈表實現棧並不是最好的方法，因爲出入棧都要涉及指針的操作，在一些情況下這些操作可能會花費過長的時間，最簡單實現棧的方法還是用數組的方式，用一個int型的數字表示棧頂元素的位置，進棧和出棧只需要對這個數字進行自加或自減就可以了。缺點是需要提前知道棧的大小，不支持動態增加棧的容量。

首先，老規矩，聲明結構，類型，和常用例程。

/**
* @file    Stack.h
* @brief   用數組實現棧-聲明ADT部分
* @details
* @author  [email protected]
* @date    2014-5-20
*/
#include <stdio.h>
#ifndef _Stack_h

//實現棧所需類型和結構
typedef int ElementType;
struct StackRecord;
typedef struct StackRecord *Stack;

//常用例程
int IsEmpty(Stack S);   //判空
int IsFull(Stack S);    //判滿
Stack CreateStack(int MaxElements); //創建新棧
void DisposeStack(Stack S); //消除棧
void MakeEmpty(Stack S);    //置空
void Push(ElementType X,Stack S);   //入棧
void Pop(Stack S);  //出棧
ElementType TopAndPop(Stack S); //出棧並返回棧頂元素
void FatalError(char *);    //錯誤信息

#endif // _Stack_h

接下來是實現部分。

/**
* @file    Stack.c
* @brief   用數組實現棧-實現部分
* @details
* @author  [email protected]
* @date    2014-5-20
*/
#include <Stack.h>
#include <stdio.h>
#define EmptyTOS (-1)   //空棧棧頂位置
#define MinStackSize (5)    //最小棧大小

//棧的結構
struct StackRecord
{
    int Capacity;   //容量，即最大元素個數
    int TopOfStack; //棧頂位置
    ElementType *Array; //保存棧內元素的數組
};

//錯誤信息
void FatalError(char* str)
{
    printf("%s", str);
}

//創建一個棧
Stack CreateStack(int MaxElements)
{
    Stack S;

    //不能小於規定的最小大小
    if (MaxElements < MinStackSize)
        FatalError("Stack is too small.");

    //爲棧申請空間
    S = malloc(sizeof(struct StackRecord));
    if (S==NULL)
        FatalError("Out of space.");

    //爲棧內數組申請空間
    S->Array = malloc(sizeof(ElementType)*MaxElements);
    if (S->Array == NULL)
        FatalError("Out of Space");
    S->Capacity = MaxElements;
    MakeEmpty(S);

    return S;
}

//消除棧
void DisposeStack(Stack S)
{
    if (S != NULL)
    {
        free(S->Array); //先釋放S->Array，若先釋放S則無法引用S->Array
        free(S);
    }
}

//判斷棧是否爲空
int IsEmpty(Stack S)
{
    return S->TopOfStack == EmptyTOS;
}

//判斷棧是否已滿
int IsFull(Stack S)
{
    return S->TopOfStack == S->Capacity;
}

//置空棧
void MakeEmpty(Stack S)
{
    S->TopOfStack = EmptyTOS;
}

//入棧
void Push(ElementType X, Stack S)
{
    if (IsFull(S))
        FatalError("Full Stack.");

    else
        S->Array[++S->TopOfStack] = X;
}

//出棧
void Pop(Stack S)
{
    if (IsEmpty(S))
        FatalError("Empty Stack");
    else
        S->TopOfStack--;
}

//出棧並返回棧頂元素
ElementType TopAndPop(Stack S)
{
    if (IsEmpty(S))
        FatalError("Empty Stack");
    else
        return S->Array[S->TopOfStack--];
    return 0;
}

最後我們在main函數中測試。

/**
* @file    main.c
* @brief   用數組實現棧-測試部分
* @details
* @author  [email protected]
* @date    2014-5-20
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Stack.h>

int main()
{
    //向棧中放入3個元素並依次出棧
    Stack S = CreateStack(100);
    Push(1,S);
    Push(2,S);
    Push(3,S);
    while (!IsEmpty(S))
        printf("%d \t", TopAndPop(S));
}

一定要自己敲幾遍才能掌握，多動手纔可能真正弄懂，只看是不行的，學習編程沒有捷徑，必須要一個一個程序得編，一個一個算法得背。