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【数据结构】顺序栈的基本操作：出栈、入栈、取栈顶元素、输出所有栈中元素、括号匹配题目
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概念描述
栈是限定仅在表位进行插入或删除操作的线性表。栈的表尾称为栈顶，表头称为栈底。不含元素的栈称为空栈。 左图为栈的示意图，右图为用铁路调度表示栈。
如下是入栈至栈满再进行出栈的过程示意图。值得注意的是，栈满后，top指针指向的不是顶端元素，而是顶端的下一个位置。
在正式开始前，照例需要定义一些如下的常量 #define STACK_INIT_SIZE 100//存储空间初始分配量 #define STACKINCREMENT 10//存储空间分配增量 #define TRUE 1 #define ERROR 0 #define OVERFLOW -2 typedef char SElemType; tyoedef int Status; typedef struct{ SElemType *base;//栈底指针.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,初始值一般为STACK_INIT_SIZE,不够时再以STACKINCREMENT为单位扩大 }SqStack;在顺序栈中，base指针始终指向栈底元素，栈不存在的条件为base=NULL。top指针初值指向栈底，栈空的条件为base==top。栈不空时，top指向(栈顶+1)。也就是说，在正常情况下，S.top 是不指向任何元素的。(top-base)的值即为栈中元素的个数，也即栈的长度。当top-base==stacksize时，说明栈满。此时若想进行入栈操作，需要扩充分配存储空间。 判空 Status StackEmpty(SqStack S) { if(!S.base) return TRUE; else return FALSE; } 构造一个空栈 Status InitStack(SqStack &S) { S.base=(SElemType*)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType)); if(!S.base) exit(OVERFLOW); S.top=S.base; S.stacksize=STACK_INIT_SIZE; return OK; }若栈不存在，分配空间时发生上溢出错误而退出。 入栈在入栈、出栈、取栈顶元素的函数中，不存在分配空间的问题，是return ERROR而不是 exit(OVERFLOW) Status Push(SqStack& S, SEIemType e)//入栈 { if (S.top - S.base >= S.stacksize) return ERROR; *S.top = e;//注意S.top是指针型变量 S.top++;//先赋值,再加一 return OK; }
出栈
Status (SqStack &S)
{
if(S.top==S.base) return ERROR;
S.top--;
e=*(S.top);
return OK；
}
值得注意的是，出栈后，元素e并未从栈中删除。改变的只是top指针的位置。虽然e还在栈中，但栈长已经改变，e的原位置此后可以被其它值覆盖。
取栈顶元素就是“top指针位置不变”版的“出栈”。博主初学时没意识到这一点，以为出栈就是删除元素，所以构造了一个很复杂的取栈顶元素函数。为避免误导，就不放在这里了。 Status(SqStack S,SElemType) { if(S.top==S.base) return ERROR; e=*(S.top-1);//top指针位置不变 return OK; } 输出栈中所有元素和取栈顶元素同理，在不移动指针位置的情况下输出元素。若采用for循环，需要先求栈长。一般使用while循环。 Status PrintStack(SqStack S) { int i=0; SElemType *s; s=S.base;//注意！顺序栈从底部开始向上存储，顺序输出是从S.base开始 //并且，如果想做逆序输出，while循环条件应为s!=S.base-1 while(s!=S.top) { printf("%c\n",*s); s++; i++; } printf("已输出栈中%d个元素",i); return OK； } Status PrintStack(SqStack S) { int a=S.top-S.base; if(S.base==S.top) return ERROR; int i; for(i=1;i= S.stacksize) exit(OVERFLOW); *S.top = e;//注意S.top是指针型变量 S.top++;//先赋值,再加一 return OK; } Status Pop(SqStack& S, SElemType& e)//出栈 { if (S.base == S.top) return ERROR; S.top--;//注意S.top是指针型变量 e = *S.top;//先减一,再赋值 return OK; } Status GetTop(SqStack S, SElemType &e)//获取栈顶元素 { if (S.top == S.base) return ERROR; e = *(S.top - 1);//top指针位置不变 return OK; } Status PrintStack(SqStack S)//输出栈所有元素 { if (S.top == S.base) return ERROR; int i = 0; SElemType* s; s = S.base; while (s != S.top) { printf("%c\n", *s); i++; s++; } printf("已输出栈中%d个元素", i); return OK; } Status March_Brackets(SqStack& S) { char ch;//输入一连串字符(括号),以回车结束.起初,括号都存储在ch中,栈S为空栈. SElemType* s; s = S.top-1;//s指向栈顶元素 printf("请输入字符:\n"); ch = getchar();//输入括号,进入循环 while (ch != '\n')//循环接收括号字符以回车为结束符,每输入一个括号,就进行一次判断。 { if (ch =='(' || ch == '[' || ch == '{') //如果ch是左括号,入栈.栈中存放左括号,有匹配的右括号就出栈.若全部匹配成功,栈空。 Push(S, ch); //入栈 if (ch == ')')//输入字符为右括号 { if ((Pop(S, *s) == 0)) { printf("右括号多余,不匹配\n"); return ERROR; } /*在Pop函数中, 若返回值为0, 说明是空栈.这有两种情况:1,还未输入左括号,第一个输入的就是右括号; 2,之前输入的左、右括号都已成功匹配,左括号已全部出栈*/ else if (*s != '(') { printf("右括号与左括号不匹配\n"); return ERROR; } /*最后输入的左括号不是小括号,与输入的右小括号不匹配*/ } else if (ch == ']') { if ((Pop(S, *s) == 0)) { printf("右括号多余,不匹配\n"); return ERROR; } else if (*s != '[') { printf("右括号与左括号不匹配\n"); return ERROR; } } else if (ch == '}') { if ((Pop(S, *s) == 0)) { printf("右括号多余,不匹配\n"); return ERROR; } else if (*s != '{') { printf("右括号与左括号不匹配\n"); return ERROR; } } ch = getchar(); }//循环结束,说明输入的右括号都有预支品牌的左括号.但这不意味着匹配成功！！还有左括号多余的可能。 if (S.top != S.base)//栈不空,说明有左括号未出栈,未匹配 { printf("左括号多余,不匹配\n"); return ERROR; } else//栈空,说明左括号已全部出栈,匹配成功 { printf("匹配完整,成功退出\n"); return OK; } } int main(void) { SqStack S; int i; char e; char f; char k; InitStack(S); printf("请向栈中输入字符\n"); for (i = 0; i < 7; i++) { scanf_s("%c", &e); Push(S, e);//入栈 } printf("已初始化栈如下\n"); PrintStack(S); GetTop(S, f);//获取栈顶元素 printf("栈顶元素为\n"); putchar(f); printf("删除栈顶元素\n"); Pop(S, k);//出栈 printf("更新栈如下\n"); PrintStack(S); printf("下面进入括号匹配\n"); SqStack B; InitStack(B); March_Brackets(B); return 0; } 运行结果
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