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educoder数据结构与算法 栈 第1关:实现一个顺序存储的栈

2023-04-15

任务描述本关任务是实现step1/SeqStack.cpp中的SS_IsFull、SS_IsEmpty、SS_Length、SS_Push和SS_Pop五个操作函数,以实现判断栈是否为满、是否为空、求栈元素个数、进栈和出栈等功能。相关知识栈的基本概念栈是一种运算受限的线性表。其限制是仅允许在表的一端

任务描述

本关任务是实现 step1/SeqStack.cpp 中的SS_IsFullSS_IsEmptySS_LengthSS_PushSS_Pop五个操作函数,以实现判断栈是否为满、是否为空、求栈元素个数、进栈和出栈等功能。

相关知识

栈的基本概念

栈是一种运算受限的线性表。其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除运算,这一端被称为栈顶。栈既可以采用顺序存储,也可以采用链接存储来实现。下面给出了一种基于顺序存储的栈的实现方案:

如图 1 所示:该栈存储了 4 个元素 {56,77,15,12} ,其中 12 是栈顶元素。

这种实现方案将栈元素存储在一片连续的空间中,栈相关的三个属性元素datatopmax介绍如下:

  • data: 给出栈存储空间的起始地址;
  • top: 存放栈顶元素的位置编号;
  • max: 指明栈存储空间中最多可存储的数据元素个数。

特别说明:空间的开始地址为data,连续空间里的位置编号从data所指的开始位置起,到该空间的结束位置,编号依次是0,1,2,…,max-1。在图 1 的示例中max=6。栈顶元素的位置编号由top给出。

栈结构的定义(C)

基于datatopmax组织成的栈结构如下所示:

 
  1. struct SeqStack{
  2. T* data; // 数据元素指针
  3. int top; // 栈顶元素编号
  4. int max; // 最大结点数
  5. };

为了讨论简单,我们假设栈元素的数据类型为整数:

typedef int T; // 栈元素的数据类型

据此,只要给定指向该结构的一指针 ss ,就可对栈进行进栈出栈操作。

  • 进行进栈操作时,新进栈的元素保存在 top+1 位置,进栈后 top 加 1 ,这时的状态则如图 2 所示。

  • 进行出栈操作时,将位置编号为 top 的元素出栈,出栈后 top 减去 1 ,这时的状态则如图 3 所示。

顺序栈的操作

以顺序存储的栈为例,我们定义如下操作:

  • 创建栈:创建一个最多可以存储 maxlen 个元素的顺序栈。具体操作函数定义如下: SeqStack* SS_Create(int maxlen)

  • 释放栈空间:释放栈所占用的空间。具体操作函数定义如下: void SS_Free(SeqStack* ss)

  • 清空一个栈:将栈中元素清空。具体操作函数定义如下: void SS_MakeEmpty(SeqStack* ss)

  • 判断栈是否为满:若栈为满,则返回 true,否则返回false。具体操作函数定义如下: bool SS_IsFull(SeqStack* ss)

  • 判断栈是否为空:若栈为空,则返回true,否则返回false。具体操作函数定义如下: bool SS_IsEmpty(SeqStack* ss)

  • 求栈元素个数:获取栈元素个数。具体操作函数定义如下: int SS_Length(SeqStack* ss)

  • 将元素 x 进栈:将 x 进栈,若满栈则无法进栈,返回false,否则返回true。具体操作函数定义如下: bool SS_Push(SeqStack* ss, T x)

  • 出栈:出栈的元素放入 item 。若出栈成功(栈不为空),则返回true;否则(空栈),返回false。具体操作函数定义如下: bool SS_Pop(SeqStack* ss, T &item)

  • 获取栈顶元素:获取栈顶元素放入 item 中。若获取失败(空栈),则返回false,否则返回true。具体操作函数定义如下: bool SS_Top(SeqStack* ss, T & item)

  • 打印栈中元素:从栈底到栈顶打印出所有元素。具体操作函数定义如下: void SS_Print(SeqStack* ss)

编程要求

本关任务是实现 step1/SeqStack.cpp 中的SS_IsFullSS_IsEmptySS_LengthSS_PushSS_Pop五个操作函数,以实现判断栈是否为满、是否为空、求栈元素个数、进栈和出栈等功能。具体要求如下:

  • SS_IsFull:判断栈是否为满,若栈为满,则返回 true,否则返回false

  • SS_IsEmpty:判断栈是否为空,若栈为空,则返回true,否则返回false

  • SS_Length:获取栈元素个数;

  • SS_Push:将元素 x 进栈,若满栈则无法进栈,返回false,否则返回true

  • SS_Pop:若出栈成功(栈不为空),则返回true;否则(空栈),返回false

  • 输入输出格式请参见后续说明及测试样例。

注意:本关必读中提及的其他操作已经由平台实现,你在实现本关任务的五个操作函数时,在函数体内可调用其他操作。

本关涉及的代码文件 SeqStack.cpp 中的 5 个操作函数的代码框架如下:

 
  1. bool SS_IsFull(SeqStack* ss)
  2. // 判断栈是否为满。为满返回true,否则返回false。
  3. {
  4. // 请在这里补充代码,完成本关任务
  5. /********** Begin *********/
  6. /********** End **********/
  7. }
 
  1. bool SS_IsEmpty(SeqStack* ss)
  2. // 判断栈是否为空。为空返回true,否则返回false。
  3. {
  4. // 请在这里补充代码,完成本关任务
  5. /********** Begin *********/
  6. /********** End **********/
  7. }
 
  1. int SS_Length(SeqStack* ss)
  2. // 获取栈元素个数
  3. {
  4. // 请在这里补充代码,完成本关任务
  5. /********** Begin *********/
  6. /********** End **********/
  7. }
 
  1. bool SS_Push(SeqStack* ss, T x)
  2. // 将元素x进栈,若满栈则无法进栈,返回false,否则返回true
  3. {
  4. // 请在这里补充代码,完成本关任务
  5. /********** Begin *********/
  6. /********** End **********/
  7. }
 
  1. bool SS_Pop(SeqStack* ss, T &item)
  2. // 出栈的元素放入item。若出栈成功(栈不为空),则返回true;否则(空栈),返回false。
  3. {
  4. // 请在这里补充代码,完成本关任务
  5. /********** Begin *********/
  6. /********** End **********/
  7. }

测试说明

本关的测试文件是 step1/Main.cpp ,负责对你实现的代码进行测试。具体代码如下:

 
  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <string.h>
  4. #include "SeqStack.h"
  5. #pragma warning(disable:4996)
  6. void main()
  7. {
  8. int max;
  9. scanf("%d", &max);
  10. SeqStack* ss = SS_Create(max);
  11. char dowhat[100];
  12. while(true) {
  13. scanf("%s", dowhat);
  14. if (!strcmp(dowhat,"push")) {
  15. T x;
  16. scanf("%d", &x);
  17. SS_Push(ss,x);
  18. }else if (!strcmp(dowhat,"pop")) {
  19. T item;
  20. SS_Pop(ss, item);
  21. }
  22. else {
  23. break;
  24. }
  25. }
  26. int length = SS_Length(ss);
  27. printf("Stack length: %d\n", length);
  28. SS_Print(ss);
  29. SS_Free(ss);
  30. system("PAUSE");
  31. }

注意:step1/Main.cpp 的代码不能被修改。

输入输出说明: 输入格式: 首先输入一个正整数 max ,创建一个最多可存储 max 个元素的栈。然后输入多个操作:如果输入 “push” ,则后面跟一个数 x ,表示 x 进栈;如果输入 “pop” ,表示出栈操作;如果输入 “end” ,表示输入结束。

输出格式: 输出栈的长度,然后从栈底到栈顶依次输出各元素。

以下是平台对 step1/Main.cpp 的测试样例: 样例输入: 6 push 56 push 15 push 12 push 13 pop end 样例输出 Stack length: 3 stack data (from bottom to top): 56 15 12


开始你的任务吧,祝你成功!

就算孤独,也不能一个人哭泣,无论走在哪,都要高傲地挺立;就算高压,也不能情愿地趴下,只有仰视生活,膝盖才不至于卑微;就算挫败,也不能窝囊地依靠,无论在何时,都要倔强地站起。前面的路过于平坦,惬意久了难以找到方向;唯有脚下布满了荆棘,前方或许才是生机。

如果你有收获,请在下面点赞。

  1. //顺序存储的栈 实现文件
  2. /
  3. #include <stdio.h>
  4. #include <stdlib.h>
  5. #include "SeqStack.h"
  6. /*创建一个栈*/
  7. SeqStack* SS_Create(int maxlen)
  8. {
  9. SeqStack* ss=(SeqStack*)malloc(sizeof(SeqStack));
  10. ss->data=(T*)malloc(maxlen*sizeof(T));
  11. ss->top=-1;
  12. ss->max=maxlen;
  13. return ss;
  14. }
  15. /*释放一个栈*/
  16. void SS_Free(SeqStack* ss)
  17. {
  18. free(ss->data);
  19. free(ss);
  20. }
  21. /*清空一个栈*/
  22. void SS_MakeEmpty(SeqStack* ss)
  23. {
  24. ss->top=-1;//入栈时会+1,这样第一个元素top正好指向0
  25. }
  26. /*判断栈是否为满*/
  27. bool SS_IsFull(SeqStack* ss)
  28. {
  29. /*请在BEGIN和END之间实现你的代码*/
  30. /*****BEGIN*****/
  31. return ss->top+1>=ss->max;
  32. /******END******/
  33. }
  34. /*判断栈是否为空*/
  35. bool SS_IsEmpty(SeqStack* ss)
  36. {
  37. /*请在BEGIN和END之间实现你的代码*/
  38. /*****BEGIN*****/
  39. return ss->top<=-1;
  40. /******END******/
  41. }
  42. /*获取栈元素个数*/
  43. int SS_Length(SeqStack* ss)
  44. {
  45. /*请在BEGIN和END之间实现你的代码*/
  46. /*****BEGIN*****/
  47. return ss->top+1;
  48. /******END******/
  49. }
  50. /*将x进栈,满栈则无法进栈(返回false)*/
  51. bool SS_Push(SeqStack* ss, T x)
  52. {
  53. /*请在BEGIN和END之间实现你的代码*/
  54. /*****BEGIN*****/
  55. if(SS_IsFull(ss)) return false;
  56. else{
  57. ss->top++;
  58. ss->data[ss->top]=x;
  59. return true;
  60. }
  61. /******END******/
  62. }
  63. /*出栈,出栈的元素放入item,空栈则返回false*/
  64. bool SS_Pop(SeqStack* ss, T &item)
  65. {
  66. /*请在BEGIN和END之间实现你的代码*/
  67. /*****BEGIN*****/
  68. if(SS_IsEmpty(ss)) return false;
  69. else{
  70. item=ss->data[ss->top];
  71. ss->top--;
  72. }
  73. /******END******/
  74. }
  75. /*获取栈顶元素放入item中,空栈则返回false*/
  76. bool SS_Top(SeqStack* ss, T & item)
  77. {
  78. if (SS_IsEmpty(ss)) {
  79. return false;
  80. }
  81. item = ss->data[ss->top];
  82. return true;
  83. }
  84. /*从栈底到栈顶打印出所有元素*/
  85. void SS_Print(SeqStack* ss)
  86. {
  87. if (SS_IsEmpty(ss)) {
  88. printf("stack data: Empty!\n");
  89. return;
  90. }
  91. printf("stack data (from bottom to top):");
  92. int curr=0;
  93. while(curr<=ss->top) {
  94. printf(" %d", ss->data[curr]);
  95. curr++;
  96. }
  97. //printf("\n");
  98. }

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