算法系列15天速成——第十天 栈

今天跟大家聊聊栈，在程序设计中，栈的使用还是非常广泛的，比如有“括号匹配问题“，”html结构匹配问题“。

所以说掌握了”栈“的使用，对我们学习算法还是很有帮助的。



一： 概念

栈，同样是一种特殊的线性表，是一种Last In First Out（LIFO)的形式，现实中有很多这样的例子，

比如：食堂中的一叠盘子，我们只能从顶端一个一个的取。



二：存储结构

”栈“不像”队列“，需要两个指针来维护，栈只需要一个指针就够了，这得益于栈是一种一端受限的线性表。

这里同样用”顺序结构“来存储这个”栈“，top指针指向栈顶，所有的操作只能在top处。





代码段：

#region 栈的数据结构
 /// <summary>
 /// 栈的数据结构
 /// </summary>
 public class SeqStack<T>
 {
 public T[] data;
 
 /// <summary>
 /// 栈顶指针
 /// </summary>
 public int top = -1;
 
 public SeqStack(int lenth)
 {
 data = new T[lenth];
 }
 }
 #endregion

三：常用操作

栈的操作有：①初始化栈，②入栈，③出栈，④获取栈顶。



1: 初始化栈

这个还是比较简单的，初始化栈时，设置默认top指针为-1，这个就不用图来展示了。



代码段：

#region 栈的初始化操作
 /// <summary>
 /// 栈的初始化操作
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <returns></returns>
 public SeqStack<T> SeqStackInit<T>(int length)
 {
 SeqStack<T> seqStack = new SeqStack<T>(length);
 
 seqStack.top = -1;
 
 return seqStack;
 }
 #endregion

2：入栈

这个操作主要就是做两件事情：① 将元素从栈顶压入，② top指针自增。



代码段：

#region 入栈
 /// <summary>
 /// 入栈
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
 /// <param name="data"></param>
 public void SeqStackPush<T>(SeqStack<T> seqStack, T data)
 {
 if (SeqStackIsFull(seqStack))
 throw new Exception("不好意思，栈溢出");
 
 seqStack.data[++seqStack.top] = data;
 }
 #endregion

3：出栈

同样跟“入栈”类似，需要做两件事情，①干掉top处的元素，②top指针自减。



代码段

#region 出栈
 /// <summary>
 /// 出栈
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
 /// <returns></returns>
 public T SeqStackPop<T>(SeqStack<T> seqStack)
 {
 if (SeqStackIsEmpty(seqStack))
 throw new Exception("呜呜，栈已空");
 
 seqStack.data[seqStack.top] = default(T);
 
 return seqStack.data[--seqStack.top];
 }
 #endregion

4：获取栈顶元素

这个很简单，跟“出栈”唯一不同的是不破坏栈顶元素，只是翻出来看看而已。



代码段

#region 获取栈顶
 /// <summary>
 /// 获取栈顶
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
 /// <returns></returns>
 public T SeqStackPeek<T>(SeqStack<T> seqStack)
 {
 if (SeqStackIsEmpty(seqStack))
 throw new Exception("栈已空");
 
 return seqStack.data[seqStack.top];
 }
 #endregion

总的运行代码如下

View Code 
 using System;
 using System.Collections.Generic;
 using System.Linq;
 using System.Text;
 
 namespace SeqStack
 {
 class Program
 {
 static void Main(string[] args)
 {
 SeqStackClass stackManager = new SeqStackClass();
 
 SeqStack<Student> seqStack = stackManager.SeqStackInit<Student>(10);
 
 Console.WriteLine("********************压入ID=1,ID=2,ID=3的元素***********************\n");
 //压入ID=1,ID=2,ID=3的元素
 stackManager.SeqStackPush(seqStack, new Student() { ID = 1, Name = "一线码农", Age = 23 });
 stackManager.SeqStackPush(seqStack, new Student() { ID = 2, Name = "huangxincheng520", Age = 23 });
 stackManager.SeqStackPush(seqStack, new Student() { ID = 3, Name = "51cto", Age = 23 });
 
 Console.WriteLine(".... 压入成功，当前栈中元素有：" + stackManager.SeqStackLen(seqStack) + "个");
 
 Console.WriteLine("\n******************查看栈顶元素********************");
 
 var result = stackManager.SeqStackPeek(seqStack);
 
 Console.WriteLine("栈顶元素为：ID=" + result.ID + ",Name=" + result.Name + ",Age=" + result.Age);
 
 Console.WriteLine("\n********************弹出栈顶元素***********************");
 
 stackManager.SeqStackPop(seqStack);
 
 Console.WriteLine("\n******************查看栈中的元素********************");
 
 for (int i = 0; i < stackManager.SeqStackLen(seqStack); i++)
 {
 Console.WriteLine("栈顶元素为：ID=" + seqStack.data[i].ID + ",Name=" + seqStack.data[i].Name + ",Age=" + seqStack.data[i].Age);
 }
 
 Console.Read();
 }
 }
 
 #region 学生数据实体
 /// <summary>
 /// 学生数据实体
 /// </summary>
 public class Student
 {
 public int ID { get; set; }
 
 public string Name { get; set; }
 
 public int Age { get; set; }
 }
 #endregion
 
 #region 栈的数据结构
 /// <summary>
 /// 栈的数据结构
 /// </summary>
 public class SeqStack<T>
 {
 public T[] data;
 
 /// <summary>
 /// 栈顶指针
 /// </summary>
 public int top = -1;
 
 public SeqStack(int lenth)
 {
 data = new T[lenth];
 }
 }
 #endregion
 
 public class SeqStackClass
 {
 #region 栈的初始化操作
 /// <summary>
 /// 栈的初始化操作
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <returns></returns>
 public SeqStack<T> SeqStackInit<T>(int length)
 {
 SeqStack<T> seqStack = new SeqStack<T>(length);
 
 seqStack.top = -1;
 
 return seqStack;
 }
 #endregion
 
 #region 判断栈是否为空
 /// <summary>
 /// 判断栈是否为空
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
 /// <returns></returns>
 public bool SeqStackIsEmpty<T>(SeqStack<T> seqStack)
 {
 return seqStack.top == -1;
 }
 #endregion
 
 #region 清空栈
 /// <summary>
 /// 清空栈
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
 public void SeqStackClear<T>(SeqStack<T> seqStack)
 {
 seqStack.top = -1;
 }
 #endregion
 
 #region 栈是否已满
 /// <summary>
 /// 栈是否已满
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
 public bool SeqStackIsFull<T>(SeqStack<T> seqStack)
 {
 return seqStack.top == seqStack.data.Length;
 }
 #endregion
 
 #region 入栈
 /// <summary>
 /// 入栈
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
 /// <param name="data"></param>
 public void SeqStackPush<T>(SeqStack<T> seqStack, T data)
 {
 if (SeqStackIsFull(seqStack))
 throw new Exception("不好意思，栈溢出");
 
 seqStack.data[++seqStack.top] = data;
 }
 #endregion
 
 #region 出栈
 /// <summary>
 /// 出栈
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
 /// <returns></returns>
 public T SeqStackPop<T>(SeqStack<T> seqStack)
 {
 if (SeqStackIsEmpty(seqStack))
 throw new Exception("呜呜，栈已空");
 
 seqStack.data[seqStack.top] = default(T);
 
 return seqStack.data[--seqStack.top];
 }
 #endregion
 
 #region 获取栈顶
 /// <summary>
 /// 获取栈顶
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
 /// <returns></returns>
 public T SeqStackPeek<T>(SeqStack<T> seqStack)
 {
 if (SeqStackIsEmpty(seqStack))
 throw new Exception("栈已空");
 
 return seqStack.data[seqStack.top];
 }
 #endregion
 
 #region 获取栈中元素个数
 /// <summary>
 /// 获取栈中元素个数
 /// </summary>
 /// <typeparam name="T"></typeparam>
 /// <param name="seqStack"></param>
 /// <returns></returns>
 public int SeqStackLen<T>(SeqStack<T> seqStack)
 {
 return seqStack.top + 1;
 }
 #endregion
 }
 }