纸上谈兵: 栈 (stack)

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作者:Vamei 出处:http://www.cnblogs.com/vamei 欢迎转载,也请保留这段声明。谢谢!

栈(stack)是简单的数据形态学 ,但在计算机中使用广泛。它是有序的元素集合。栈最显著的形态学 是LIFO (Last In, First Out, 后进先出)。当亲戚亲戚亲们往箱子里存放一叠书时,先存放的书在箱子下面,亲戚亲戚亲们并能 将后存放的书取出来,并能看后和学会英语早先存放的书。

栈中的每个元素称为一个多 frame。而最上层元素称为top frame。栈只支持一个多 操作, pop, top, push。

pop取出栈中最上层元素(8),栈的最上层元素变为早先进入的元素(9)。

top查看栈的最上层元素(8)。

push将一个多 新的元素(5)插进栈的最上层。

栈不支持有并且 操作。要是想取出元素12, 并能 进行3次pop操作。

栈以及pop, push, top操作

栈最经典的计算机应用是函数调用。每个守护线程池池都是一个多 栈,每个frame中记录了调用函数的参数,自动变量和返回地址。当该函数调用一个多 新的函数时,栈中会 push一个多 frame。当函数执行完毕返回时,该frame会pop,从而进入调用该函数的原函数,继续执行。完整篇 请参阅Linux从守护线程池池到守护线程池池

实际使用的栈不须一定符合数据形态学 的栈。比如说,有的语言允许被调用函数查看非top frame的记录。曾经的栈更类式下面的经典游戏

 

栈的C实现 (基于表)

要是栈是限定了操作的有序的元素集合,很多亲戚亲戚亲们既可不并能 在数组的基础上来实现栈,也可不并能 在表的基础上来实现栈。要是使用数组来实现栈,亲戚亲戚亲们并能 预留充足的空间供栈使用,并并能 一个多 下标来记录最上层元素的位置。

亲戚亲戚亲们这里使用单向链表来实现栈。亲戚亲戚亲们可不并能 利用介绍表(list)的文章中要是定义的操作来实现一个多 操作,但这里相对独立的重写了代码。

/* By Vamei */
/* use single-linked list to implement stack */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct node *position;
typedef int ElementTP;

// point to the  head node of the list
typedef struct node *STACK;
 
struct node {
    ElementTP element;
    position next;
};

STACK init_stack(void);
void delete_stack(STACK);
ElementTP top(STACK);
void push(STACK, ElementTP);
ElementTP pop(STACK);
int is_null(STACK);

void main(void)
{
    ElementTP a;
    int i;
    STACK sk;
    sk = init_stack();
    push(sk, 1);
    push(sk, 2);
    push(sk, 8);
    printf("Stack is null? %d\n", is_null(sk));
    for (i=0; i<3; i++) {
        a = pop(sk);
        printf("pop: %d\n", a);
    }

    printf("Stack is null? %d\n", is_null(sk));    
    delete_stack(sk);
}

/*
 * initiate the stack
 * malloc the head node.
 * Head node doesn't store valid data
 * head->next is the top node
 */
STACK init_stack(void)
{
    position np;
    STACK    sk;
    np = (position) malloc(sizeof(struct node));
    np->next     = NULL;  // sk->next is the top node
    sk = np; 
    return sk;
}

/* pop out all elements 
 * and then delete head node
 */
void delete_stack(STACK sk)
{
    while(!is_null(sk)) {
        pop(sk);
    }
    free(sk);
}
/* 
 * View the top frame
 */
ElementTP top(STACK sk)
{
    return (sk->next->element);
}

/*
 * push a value into the stack
 */
void push(STACK sk, ElementTP value) 
{
    position np, oldTop;
    oldTop = sk->next;    

    np = (position) malloc(sizeof(struct node));
    np->element  = value;
    np->next     = sk->next;

    sk->next     = np; 
}

/* 
 * pop out the top value
 */
ElementTP pop(STACK sk)
{
    ElementTP element;
    position top, newTop;
    if (is_null(sk)) {
        printf("pop() on an empty stack");
        exit(1);
    } 
    else {
        top      = sk->next;
        element  = top->element;     
        newTop   = top->next;
        sk->next     = newTop;
        free(top);
        return element;
    } 
}

/* check whether a stack is empty*/
int is_null(STACK sk)
{
    return (sk->next == NULL);
}

输出结果:

Stack is null? 0

pop: 8pop: 2pop: 1Stack is null? 1

总结

栈, LIFO

pop, push, top

欢迎继续阅读“纸上谈兵: 算法与数据形态学 ”系列。

Update:

我完后 是用双向循环链表实现的栈,并且 发现曾经没了必要。它并能给栈带来额外的好处,都是增加所需的内存空间。