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数据结构初阶--栈和队列（讲解+类模板实现）

2022-11-30 16:26:41 阅读：301 来源： 互联网

栈的概念和结构

栈：一种特殊的线性表，其只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作。进行数据插入和删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。栈中的数据元素遵守后进先出LIFO（Last In First Out）加粗样式的原则。
入栈：从栈顶放入数据的操作。
出栈：从栈顶取出元素的操作。

栈的实现

栈用链表和顺序表两种数据结构都可以实现，我们要确定选择哪一种更优，我们来分析一下。
链表栈：如果选择单链表的话，我们应该选择头当栈顶，尾当栈底，不然的话，每次存取数据都要遍历一遍链表。所以选双链表会比较好一点。
数组栈：访问栈顶的时间复杂度为O(1)，相比链表栈比较优。
所以下面我们用顺序表来实现栈的这种数据结构。
结构如下：初始化栈的大小为5

#define InitSize  5
template <class DateType>
class Stack
{
public:
private:
	DateType* data;//栈空间指针
	int size;//栈容量
	int top;//栈顶，栈中元素个数
};

栈的接口

栈要实现的接口有以下几个：

Stack();//初始化栈，初始化的大小是5
Stack(const Stack& stack);//拷贝构造函数
Stack& operator=(const Stack& stack);//等号运算符的重载
~Stack();//销毁栈
bool ifFull();//判断栈是否满了
bool isEmpty();//判断栈是否为空
void Push(const DateType& val);//入栈
bool Pop(DateType &item);//出栈，并获取出栈元素
void ExpandStack();//扩容
void PrintStack();//打印

栈的初始化

初始化栈就是把结构体中的成员都初始化一下，方便后续的扩容等操作。
具体实现如下：

//初始化栈，初始化的大小是5
Stack()
{
	data = new DateType[InitSize];
	if (data == NULL)
	{
		cout << "内存分配失败" << endl;
		exit(-1);
	}
	size = InitSize;
	top = 0;
}

拷贝构造

//拷贝构造函数
Stack(const Stack& stack)
{
	this->data = new DateType[stack.size];
	if (data == NULL)
	{
		cout << "内存分配失败" << endl;
		exit(-1);
	}
	for (int i = 0; i < stack.size; i++)
	{
		this->data[i] = stack.data[i];
	}
	this->size = stack.size;
	this->top = stack.top;
}

判断栈满

//判断栈是否满了
bool ifFull()
{
	if (top == size)
	{
		return true;
	}
	return false;
}

扩容

//扩容
void ExpandStack()
{
	this->size = this->size == 0 ? 4 : 2 * this->size;
	DateType* tmp = new DateType[this->size];
	if (tmp == NULL)
	{
		cout << "内存分配失败" << endl;
		exit(-1);
	}
	for (int i = 0; i < top; i++)
	{
		tmp[i] = data[i];
	}
	delete[] data;
	data = tmp;
}

判断栈空

//判断栈是否为空
bool isEmpty()
{
	if (top == 0)
	{
		return true;
	}
	return false;
}

标签：数据结构,初阶,模板实现,数据,数据结构,
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