1. 棧的概念

（1）棧是一種特殊的線性表

（2）棧僅能在線性表的一端進行操作

　　①棧頂（Top）：允許操作的一端

　　②棧底（Bottom）：不允許操作的一端

（3）棧的特性——後進先出（Last In First Out）

2. 棧的操作

（1）創建棧（Stack()）

（2）銷毀棧（~Stack()）

（3）清空棧（clear()）

（4）進棧（push()）

（5）出棧（pop()）

（6）獲取棧頂元素（top()）

（7）獲取棧的大小（size()）

3. 棧的定義與實現

（1）棧的定義

（2）棧的順序實現

（3）Static設計要點

　　①使用類模板實現。

　　②使用原生數組

　　③使用模板參數決定棧的最大容量。

【編程實驗】基於順序存儲結構的棧

//Stack.h

#ifndef _STACK_H_
#define _STACK_H_

#include "Object.h"

namespace DTLib
{

template <typename T>
class Stack : public Object
{
public:
    virtual void push(const T& elem) = 0;
    virtual void pop() = 0;
    virtual T top() const = 0;
    
 
virtual void clear() = 0;
    virtual int size() const = 0;
};

}

#endif // _STACK_H_

//StaticStack.h

#ifndef _STATICSTACK_H_
#define _STATICSTACK_H_

#include "Stack.h"
#include "Exception.h"

namespace DTLib
{

template <typename T, int N>
class StaticStack : public Stack<T>
{
protected:
    T m_space[N]; 
 
//棧存儲空間，N為模板參數
    int m_top;    //棧頂標識
    int m_size;   //當前棧的大小
public:
    StaticStack()   //O(1)
    {
        m_top = -1;
        m_size = 0;
    }

    int capacity() const  //O(1)
    {
        return N;
    }

    void push(const T& elem)  //O(1)
    {
        if(m_size < N){
            //要註意確保異常安全，即如果T類的“=”操作符發生異常時
            //m_top和m_size沒被改變。
            m_space[m_top + 1] = elem;
            m_top++;
            m_size++;
        }else{
            THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException, "No space in current stack ...");
        }
    }

    void pop()  //O(1)
    {
        if(m_size > 0){
            m_top--;
            m_size--;
        }else{
            THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException, "No element in current stack ...");
        }
    }

    T top() const //O(1)
    {
        if(m_size > 0){
            return m_space[m_top];
        }else{
            THROW_EXCEPTION(InvalidOperationException, "No element in current stack ...");
        }
    }

    void clear()  //O(1)
    {
        m_top = -1;
        m_size = 0;
    }

    int size() const  //O(1)
    {
        return m_size;
    }

};

}

#endif // _STATICSTACK_H_

//main.cpp

#include <iostream>
#include "StaticStack.h"

using namespace std;
using namespace DTLib;

int main()
{
    StaticStack<int, 10> stack;

    try{
        stack.pop();
    }catch(const Exception& e){
        cout << e.message() << endl;
        cout << e.location() << endl;
    }

    for(int i=0; i<10; i++){
        stack.push(i);
    }

    while(stack.size() > 0){
        cout << stack.top() << " ";
        stack.pop();
    }

    cout << endl;

    return 0;
}
/*輸出結果
No element in current stack ...
..\DTLib\StaticStack.h:48
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
*/

4. 小結

（1）棧是一種特殊的線性表

（2）棧只允許在線性表的一端進行操作

（3）StaticStack使用原生數組作為內部存儲空間

（4）StaticStack的最大容量由模板參數決定。

第34課 棧的概念及實現（上）