堆疊的簡單實現之一：基本操作（C語言實現）
堆疊（Stack）是一種操作受限的線性表，堆疊的插入和刪除操作只能在一端進行。堆疊遵循著先進後出或者叫後進先出的原則。在堆疊中，允許插入和刪除的一端叫著棧頂（Top），另外一端叫著棧底（Bottom）。棧的基本操作包括：棧的初始化，棧的插入和刪除，以及判斷棧是否為空或者是否為滿等。
根據上面所說，來實現一個自己定義的堆疊的基本表示和實現。
1、定義堆疊結構
本文定義的堆疊採用鏈式儲存結構，根據堆疊的特點，定義一個如下的堆疊結構體.
在這個堆疊結構體中包含一個數組和一個指向陣列的索引值，用這個索引值來表示堆疊當前的位置。/* 定義堆疊的最大元素個數 */ #define MAX_ITEMS 20 /* 定義一個boolean型列舉型別 */ typedef enum{FALSE, TRUE} boolean; /* 定義一個表示堆疊的結構體 */ typedef struct { int items[MAX_ITEMS]; int top; } Stack;
2、建立、銷燬一個堆疊
建立一個堆疊的具體實現如下：
/* 建立一個堆疊
* 返回值 : 返回建立的堆疊結構體地址
*/
Stack *stack_create(void)
{
Stack *s = malloc(sizeof(Stack)); // 分配一個堆疊空間
if(NULL == s) // 分配失敗
{
return NULL;
}
else // 分配成功
{
s->top = 0;
return s;
}
}/* 銷燬一個堆疊 * s : 要銷燬的堆疊的指標的指標 */ void stack_destroy(Stack **s) { if(NULL != *s) { free(*s); // 執行銷燬操作 } }
3、判斷堆疊是否為空、是否為滿
判斷堆疊是否為空的實現如下：/* 判斷堆疊是否為空函式
* s : 表示要判斷的堆疊
* 返回值: TRUE為空，FALSE為非空
*/
boolean stack_empty(Stack *s)
{
if(s->top == 0) return TRUE;
else return FALSE;
}/* 判斷堆疊是否為滿函式 * s : 表示要判斷的堆疊 * 返回值: TRUE表示滿，FALSE表示非滿 */ boolean stack_full(Stack *s) { if(s->top == MAX_ITEMS) return TRUE; else return FALSE; }
4、對堆疊進行插入、刪除操作
對堆疊進行插入操作，先向指定下標的位置插入堆疊資料，再將堆疊的索引加一，具體的實現如下：
/* 向棧頂插入一個元素
* s : 要插入的堆疊
* item : 要摻入的元素
* 返回值: TRUE成功，FALSE失敗
*/
boolean stack_push(Stack *s, int item)
{
if(stack_full(s)) return FALSE;
else // 如果堆疊未滿
{
// 先將元素壓入堆疊，然後堆疊指標加一
s->items[s->top] = item;
s->top++;
return TRUE;
}
}
/* 將棧頂元素彈出
* s : 要操作的堆疊
* 返回值: 返回彈出的值，為0表示彈出失敗
*/
int stack_pop(Stack *s)
{
if(stack_empty(s)) return 0;
else // 如果堆疊不為空
{
s->top--;
return s->items[s->top];
}
}5、檢視堆疊棧頂元素
具體函式實現如下：
/* 獲取棧頂元素
* s : 要操作的堆疊
* 返回值 : 返回堆疊元素值，為0表示獲取失敗
*/
int stack_get_top(Stack *s)
{
if(stack_empty(s)) return 0;
else // 如果不為空，返回堆疊的值
{
return s->items[s->top - 1];
}
}6、堆疊內容列印函式
通過這個函式可以將堆疊中的資料按照後進先出的順序給打印出來，具體實現如下：
/* 列印堆疊元素的函式
* s : 要列印的堆疊
*/
void stack_print(Stack *s)
{
int top = s->top;
printf("Stack : ");
while(top)
{
printf("%d ", s->items[--top]);
}
printf("\n");
}
7、堆疊測試
通過控制檯向堆疊中壓入10個數，然後堆疊的基本操作，觀察每次操作後資料的輸出結果，具體的實現如下：
/* 程式的入口函式 */
int main()
{
int a[10];
int i;
/* 向陣列中輸入10個數字 */
printf("Input 10 numbers : \n");
for(i = 0; i < 10; i++)
{
scanf("%d", &a[i]);
}
printf("*********************************************************\n");
Stack *stack = stack_create(); // 建立一個堆疊
if(NULL == stack)
{
printf("stack_create error!\n");
return -1;
}
/* 將10個元素壓入堆疊 */
for(i = 0; i < 10; i++)
{
if(stack_push(stack, a[i]) == FALSE)
{
printf("stack_push error!\n");
return -1;
}
}
/* 將壓入堆疊的元素顯示出來 */
stack_print(stack);
/* 向棧頂插入一個元素 */
stack_push(stack, 128);
/* 將壓入堆疊的元素顯示出來 */
stack_print(stack);
/* 從棧頂彈出兩個元素 */
stack_pop(stack);
stack_pop(stack);
/* 將壓入堆疊的元素顯示出來 */
stack_print(stack);
printf("*********************************************************\n");
/* 列印棧頂元素 */
printf("the top value is %d.\n", stack_get_top(stack));
stack_destroy(&stack); // 銷燬一個堆疊
return 0;
}
附錄：本部分完整的程式程式碼如下
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/* 定義堆疊的最大元素個數 */
#define MAX_ITEMS 20
/* 定義一個boolean型列舉型別 */
typedef enum{FALSE, TRUE} boolean;
/* 定義一個表示堆疊的結構體 */
typedef struct
{
int items[MAX_ITEMS];
int top;
} Stack;
/* 建立一個堆疊
* 返回值 : 返回建立的堆疊結構體地址
*/
Stack *stack_create(void)
{
Stack *s = malloc(sizeof(Stack)); // 分配一個堆疊空間
if(NULL == s) // 分配失敗
{
return NULL;
}
else // 分配成功
{
s->top = 0;
return s;
}
}
/* 銷燬一個堆疊
* s : 要銷燬的堆疊的指標的指標
*/
void stack_destroy(Stack **s)
{
if(NULL != *s)
{
free(*s); // 執行銷燬操作
}
}
/* 判斷堆疊是否為空函式
* s : 表示要判斷的堆疊
* 返回值: TRUE為空，FALSE為非空
*/
boolean stack_empty(Stack *s)
{
if(s->top == 0) return TRUE;
else return FALSE;
}
/* 判斷堆疊是否為滿函式
* s : 表示要判斷的堆疊
* 返回值: TRUE表示滿，FALSE表示非滿
*/
boolean stack_full(Stack *s)
{
if(s->top == MAX_ITEMS) return TRUE;
else return FALSE;
}
/* 向棧頂插入一個元素
* s : 要插入的堆疊
* item : 要摻入的元素
* 返回值: TRUE成功，FALSE失敗
*/
boolean stack_push(Stack *s, int item)
{
if(stack_full(s)) return FALSE;
else // 如果堆疊未滿
{
// 先將元素壓入堆疊，然後堆疊指標加一
s->items[s->top] = item;
s->top++;
return TRUE;
}
}
/* 將棧頂元素彈出
* s : 要操作的堆疊
* 返回值: 返回彈出的值，為0表示彈出失敗
*/
int stack_pop(Stack *s)
{
if(stack_empty(s)) return 0;
else // 如果堆疊不為空
{
s->top--;
return s->items[s->top];
}
}
/* 獲取棧頂元素
* s : 要操作的堆疊
* 返回值 : 返回堆疊元素值，為0表示獲取失敗
*/
int stack_get_top(Stack *s)
{
if(stack_empty(s)) return 0;
else // 如果不為空，返回堆疊的值
{
return s->items[s->top - 1];
}
}
/* 列印堆疊元素的函式
* s : 要列印的堆疊
*/
void stack_print(Stack *s)
{
int top = s->top;
printf("Stack : ");
while(top)
{
printf("%d ", s->items[--top]);
}
printf("\n");
}
/* 程式的入口函式 */
int main()
{
int a[10];
int i;
/* 向陣列中輸入10個數字 */
printf("Input 10 numbers : \n");
for(i = 0; i < 10; i++)
{
scanf("%d", &a[i]);
}
printf("*********************************************************\n");
Stack *stack = stack_create(); // 建立一個堆疊
if(NULL == stack)
{
printf("stack_create error!\n");
return -1;
}
/* 將10個元素壓入堆疊 */
for(i = 0; i < 10; i++)
{
if(stack_push(stack, a[i]) == FALSE)
{
printf("stack_push error!\n");
return -1;
}
}
/* 將壓入堆疊的元素顯示出來 */
stack_print(stack);
/* 向棧頂插入一個元素 */
stack_push(stack, 128);
/* 將壓入堆疊的元素顯示出來 */
stack_print(stack);
/* 從棧頂彈出兩個元素 */
stack_pop(stack);
stack_pop(stack);
/* 將壓入堆疊的元素顯示出來 */
stack_print(stack);
printf("*********************************************************\n");
/* 列印棧頂元素 */
printf("the top value is %d.\n", stack_get_top(stack));
stack_destroy(&stack); // 銷燬一個堆疊
return 0;
}
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