數據結構探險系列—棧篇-學習筆記

數據結構探險—棧篇

什么是棧？
古代棧就是牲口棚的意思。

棧是一種機制：后進先出 LIFO（last in first out）

電梯

棧要素

空棧。棧底，棧頂。沒有元素的時候，棧頂和棧底指向同一個元素，如果加入新元素，棧頂不斷升高。取出數據時棧頂不斷地降低。棧頂和棧底都稱之為棧要素。

  • 通過demo說明棧的基本原理
  • 熱身運動-進制轉換：十進制轉換到二進制，八進制，十六進制
N = (N div d) * d + N mod d
  • 步步為營- 括號匹配檢測：檢測一個字符串中的各種括號是否匹配
[()]  [()()]  [()[()]]

實例介紹

棧要求

mystack.h:

#ifndef MYSTACK_H
#define MYSTACK_H
class MyStack
{
public:MyStack(int size);      //分配內存初始化棧空間，設定棧容量，棧頂~MyStack();             //回收棧空間內存bool stackEmpty();      //判斷棧是否為空bool stackFull();       //判斷棧是否為滿void clearStack();      //清空棧int stackLength();      //棧中元素的個數bool push(char elem);   //將元素壓入棧中，棧頂上升bool pop(char &elem);   //將元素推出棧，棧頂下降void stackTraverse(bool isFromButtom);  //遍歷棧中元素并輸出
private:int m_iTop;             //棧頂，棧中元素個數int m_iSize;            //棧容量char *m_pBuffer;        //棧空間指針
};#endif

mystack.cpp:

#include "Mystack.h"
#include <iostream>
using namespace std;MyStack::MyStack(int size)
{m_iSize = size;m_pBuffer = new char[size];m_iTop = 0;
}
MyStack::~MyStack()
{delete[]m_pBuffer;m_pBuffer = NULL;}
bool MyStack::stackEmpty()
{if (m_iTop == 0)//if(0 == m_iTop){return true;}else{return false;}
}
bool MyStack::stackFull()
{if ( m_iTop == m_iSize)//>={return true;}else{return false;}
}void MyStack::clearStack()
{m_iTop = 0;//原棧中所有值無效
}int MyStack::stackLength()
{return m_iTop;
}bool MyStack::push(char elem)//放入棧頂
{if (stackFull()){return false;}m_pBuffer[m_iTop] = elem;m_iTop++;return true;
}
bool MyStack::pop(char &elem)
{if (stackEmpty()){return false;}m_iTop--;//因為入棧時做了++，使棧頂指向下一個空位置elem = m_pBuffer[m_iTop];return true;
}//char MyStack::pop()
//{
//  if (stackEmpty())
//  {
//      throw 1;
//  }
//  else
//  {
//      m_iTop--;
//      return m_pBuffer[m_iTop];
//  }
//}void MyStack::stackTraverse(bool isFromButtom)
{if (isFromButtom){for (int i = 0; i < m_iTop; i++){cout << m_pBuffer[i] << ",";}}else{for (int i = m_iTop - 1; i >= 0; i--){cout << m_pBuffer[i] << ",";}}}

main.cpp:

#include "Mystack.h"
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
using namespace std;
int main(void)
{MyStack *pStack = new MyStack(5);pStack->push('h');//底pStack->push('e');pStack->push('l');pStack->push('l');pStack->push('o');//頂pStack->stackTraverse(true);char elem = 0;pStack->pop(elem);cout << endl;cout << elem << endl;//pStack->clearStack();pStack->stackTraverse(false);cout << pStack->stackLength() << endl;if (pStack->stackEmpty()){cout << "棧為空" << endl;}if (pStack->stackFull()){cout << "棧為滿" << endl;}delete pStack;pStack = NULL;system("pause");return 0;
}

運行結果：

棧運行結果

案例改造。

要求：


棧改造要求
#ifndef MYSTACK_H
#define MYSTACK_H
#include "Coordinate.h"
class MyStack
{
public:MyStack(int size);      //分配內存初始化棧空間，設定棧容量，棧頂~MyStack();             //回收棧空間內存bool stackEmpty();      //判斷棧是否為空bool stackFull();       //判斷棧是否為滿void clearStack();      //清空棧int stackLength();      //棧中元素的個數bool push(Coordinate elem); //將元素壓入棧中，棧頂上升bool pop(Coordinate &elem); //將元素推出棧，棧頂下降void stackTraverse(bool isFromButtom);  //遍歷棧中元素并輸出
private:int m_iTop;             //棧頂，棧中元素個數int m_iSize;            //棧容量Coordinate *m_pBuffer;      //棧空間指針
};
#endif#include "Mystack.h"
#include <iostream>
using namespace std;MyStack::MyStack(int size)
{m_iSize = size;m_pBuffer = new Coordinate[size];m_iTop = 0;
}
MyStack::~MyStack()
{delete[]m_pBuffer;m_pBuffer = NULL;}
bool MyStack::stackEmpty()
{if (m_iTop == 0)//if(0 == m_iTop){return true;}else{return false;}
}
bool MyStack::stackFull()
{if ( m_iTop == m_iSize)//>={return true;}else{return false;}
}void MyStack::clearStack()
{m_iTop = 0;//原棧中所有值無效
}int MyStack::stackLength()
{return m_iTop;
}bool MyStack::push(Coordinate elem)//放入棧頂
{if (stackFull()){return false;}m_pBuffer[m_iTop] = elem;//因為這里的coordinate是一個簡單的復制。所以使用默認拷貝函數就可以了m_iTop++;return true;
}
bool MyStack::pop(Coordinate &elem)
{if (stackEmpty()){return false;}m_iTop--;//因為入棧時做了++，使棧頂指向下一個空位置elem = m_pBuffer[m_iTop];return true;
}//char MyStack::pop()
//{
//  if (stackEmpty())
//  {
//      throw 1;
//  }
//  else
//  {
//      m_iTop--;
//      return m_pBuffer[m_iTop];
//  }
//}void MyStack::stackTraverse(bool isFromButtom)
{if (isFromButtom){for (int i = 0; i < m_iTop; i++){//cout << m_pBuffer[i] << ",";m_pBuffer[i].printCoordinate();}}else{for (int i = m_iTop - 1; i >= 0; i--){//cout << m_pBuffer[i] << ",";m_pBuffer[i].printCoordinate();}}}

#ifndef COORDINATE_H
#define COORDINATE_H
class Coordinate
{
public:Coordinate(int x=0,int y=0);void printCoordinate();
private:int m_iX;int m_iY;
};
#endif#include "Coordinate.h"
#include <iostream>
using namespace std;Coordinate::Coordinate(int x, int y)
{m_iX = x;m_iY = y;
}
void Coordinate::printCoordinate()
{cout << "(" << m_iX << "," << m_iY << ")" << endl;
}

main.cpp:

#include "Mystack.h"
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
using namespace std;
int main(void)
{MyStack *pStack = new MyStack(5);pStack->push(Coordinate(1,2));//底pStack->push(Coordinate(3, 4));pStack->stackTraverse(true);pStack->stackTraverse(false);cout << pStack->stackLength() << endl;delete pStack;pStack = NULL;system("pause");return 0;
}

運行結果：

改造后運行結果

經過改造我們使棧滿足了coordinate對象的入棧出棧。

將普通棧改為類模板棧。使其可以適用于任何數據類型

類模板棧實現要求

上面我們實現過兩遍對于棧的實現。一次是實現char數組的棧。一次是實現coordinate對象的。兩次除過數據類型。差別不是很大。所以本次我們使用類模板實現適用任何數據類型的棧

mystack.h:(因為編譯器不支持類模板分開編譯。所以cpp為空)

#ifndef MYSTACK_H
#define MYSTACK_H
#include <iostream>
using namespace std;
template <typename T>
class MyStack
{
public:MyStack(int size);      //分配內存初始化棧空間，設定棧容量，棧頂~MyStack();             //回收棧空間內存bool stackEmpty();      //判斷棧是否為空bool stackFull();       //判斷棧是否為滿void clearStack();      //清空棧int stackLength();      //棧中元素的個數bool push(T elem);  //將元素壓入棧中，棧頂上升bool pop(T &elem);  //將元素推出棧，棧頂下降void stackTraverse(bool isFromButtom);  //遍歷棧中元素并輸出
private:int m_iTop;             //棧頂，棧中元素個數int m_iSize;            //棧容量T *m_pBuffer;       //棧空間指針
};template <typename T>
MyStack<T>::MyStack(int size)
{m_iSize = size;m_pBuffer = new T[size];m_iTop = 0;
}
template <typename T>
MyStack<T>::~MyStack()
{delete[]m_pBuffer;m_pBuffer = NULL;}
template <typename T>
bool MyStack<T>::stackEmpty()
{if (m_iTop == 0)//if(0 == m_iTop){return true;}else{return false;}
}
template <typename T>
bool MyStack<T>::stackFull()
{if (m_iTop == m_iSize)//>={return true;}else{return false;}
}
template <typename T>
void MyStack<T>::clearStack()
{m_iTop = 0;//原棧中所有值無效
}
template <typename T>
int MyStack<T>::stackLength()
{return m_iTop;
}
template <typename T>
bool MyStack<T>::push(T elem)//放入棧頂
{if (stackFull()){return false;}m_pBuffer[m_iTop] = elem;//因為這里的coordinate是一個簡單的復制。所以使用默認拷貝函數就可以了m_iTop++;return true;
}
template <typename T>
bool MyStack<T>::pop(T &elem)
{if (stackEmpty()){return false;}m_iTop--;//因為入棧時做了++，使棧頂指向下一個空位置elem = m_pBuffer[m_iTop];return true;
}//char MyStack::pop()
//{
//  if (stackEmpty())
//  {
//      throw 1;
//  }
//  else
//  {
//      m_iTop--;
//      return m_pBuffer[m_iTop];
//  }
//}
template <typename T>
void MyStack<T>::stackTraverse(bool isFromButtom)
{if (isFromButtom){for (int i = 0; i < m_iTop; i++){cout << m_pBuffer[i];//m_pBuffer[i].printCoordinate();}}else{for (int i = m_iTop - 1; i >= 0; i--){cout << m_pBuffer[i];//m_pBuffer[i].printCoordinate();}}}
#endif
#ifndef COORDINATE_H
#define COORDINATE_H
#include <ostream>
using namespace std;
class Coordinate
{friend ostream &operator<<(ostream &out, Coordinate &coor);
public:Coordinate(int x=0,int y=0);void printCoordinate();
private:int m_iX;int m_iY;
};
#endif#include "Coordinate.h"
#include <iostream>
using namespace std;Coordinate::Coordinate(int x, int y)
{m_iX = x;m_iY = y;
}
void Coordinate::printCoordinate()
{cout << "(" << m_iX << "," << m_iY << ")" << endl;
}ostream &operator<<(ostream &out, Coordinate &coor)
{out << "(" << coor.m_iX << "," << coor.m_iY << ")" << endl;return out;
}

main.cpp:

#include "Mystack.h"
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include "Coordinate.h"
using namespace std;
int main(void)
{MyStack<Coordinate> *pStack = new MyStack<Coordinate>(5);pStack->push(Coordinate(1,2));//底pStack->push(Coordinate(3, 4));pStack->stackTraverse(true);pStack->stackTraverse(false);cout << pStack->stackLength() << endl;MyStack<char> *pStack2 = new MyStack<char>(5);pStack2->push('h');//底pStack2->push('e');pStack2->push('l');pStack2->push('l');pStack2->push('o');//頂pStack2->stackTraverse(true);delete pStack;pStack = NULL;system("pause");return 0;
}
類模板棧運行結果

可以看到我們的類模板已經將棧改造成了通用數據類型的棧。

棧應用-進制轉換

進制轉換

短除法。不停除以進制數。保留余數。然后商繼續除以進制保留余數。直到商為0
棧的應用：將每次的余數4 0 5 2 入棧。然后從棧頂開始打印。

#ifndef MYSTACK_H
#define MYSTACK_H
#include <iostream>
using namespace std;
template <typename T>
class MyStack
{
public:MyStack(int size);      //分配內存初始化棧空間，設定棧容量，棧頂~MyStack();             //回收棧空間內存bool stackEmpty();      //判斷棧是否為空bool stackFull();       //判斷棧是否為滿void clearStack();      //清空棧int stackLength();      //棧中元素的個數bool push(T elem);  //將元素壓入棧中，棧頂上升bool pop(T &elem);  //將元素推出棧，棧頂下降void stackTraverse(bool isFromButtom);  //遍歷棧中元素并輸出
private:int m_iTop;             //棧頂，棧中元素個數int m_iSize;            //棧容量T *m_pBuffer;       //棧空間指針
};template <typename T>
MyStack<T>::MyStack(int size)
{m_iSize = size;m_pBuffer = new T[size];m_iTop = 0;
}
template <typename T>
MyStack<T>::~MyStack()
{delete[]m_pBuffer;m_pBuffer = NULL;}
template <typename T>
bool MyStack<T>::stackEmpty()
{if (m_iTop == 0)//if(0 == m_iTop){return true;}else{return false;}
}
template <typename T>
bool MyStack<T>::stackFull()
{if (m_iTop == m_iSize)//>={return true;}else{return false;}
}
template <typename T>
void MyStack<T>::clearStack()
{m_iTop = 0;//原棧中所有值無效
}
template <typename T>
int MyStack<T>::stackLength()
{return m_iTop;
}
template <typename T>
bool MyStack<T>::push(T elem)//放入棧頂
{if (stackFull()){return false;}m_pBuffer[m_iTop] = elem;//因為這里的coordinate是一個簡單的復制。所以使用默認拷貝函數就可以了m_iTop++;return true;
}
template <typename T>
bool MyStack<T>::pop(T &elem)
{if (stackEmpty()){return false;}m_iTop--;//因為入棧時做了++，使棧頂指向下一個空位置elem = m_pBuffer[m_iTop];return true;
}//char MyStack::pop()
//{
//  if (stackEmpty())
//  {
//      throw 1;
//  }
//  else
//  {
//      m_iTop--;
//      return m_pBuffer[m_iTop];
//  }
//}
template <typename T>
void MyStack<T>::stackTraverse(bool isFromButtom)
{if (isFromButtom){for (int i = 0; i < m_iTop; i++){cout << m_pBuffer[i];//m_pBuffer[i].printCoordinate();}}else{for (int i = m_iTop - 1; i >= 0; i--){cout << m_pBuffer[i];//m_pBuffer[i].printCoordinate();}}}
#endif#include "Mystack.h"
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
using namespace std;#define BINARY 2
#define OCTONARY 8
#define HEXADECIMAL 16int main(void)
{MyStack<int> *pStack = new MyStack<int>(30);int N = 1348;int mod = 0;while (N !=0){mod = N % BINARY;pStack->push(mod);N = N / BINARY;}pStack->stackTraverse(false);delete pStack;pStack = NULL;system("pause");return 0;
}

二進制和8進制都沒有問題了，16進制還需要進一步改造。

運行結果：

!運行結果](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/1779926-c6c62f86ff27da42.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

16進制改造

mystack.h與原來一致。

#include "Mystack.h"
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
using namespace std;#define BINARY 2
#define OCTONARY 8
#define HEXADECIMAL 16int main(void)
{char num[] = "0123456789ABCDEF";MyStack<char> *pStack = new MyStack<char>(30);int N = 2016;int mod = 0;while (N !=0){mod = N % HEXADECIMAL;pStack->push(num[mod]);N = N / HEXADECIMAL;}pStack->stackTraverse(false);/*for (int i=pStack->stackLength()-1;i>=0;i--){num[pStack[i]]}*//*int elem = 0;while (!pStack->stackEmpty()){pStack->pop(elem);cout << num[elem];}*/delete pStack;pStack = NULL;system("pause");return 0;
}

如果仍使棧為int型。則可以使用注釋部分打印出內容。修改為char之后。可使用
pStack->push(num[mod]);

棧應用括號匹配

括號匹配

從前往后掃描。左方括號入棧，左圓括號入棧，當遇到右括號則左圓括號出棧。當遇到右方括號，左方括號出棧。字符串掃描完畢時棧為空則全部匹配。棧中還有東西則不是全部匹配

#include "Mystack.h"
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
using namespace std;int main(void)
{MyStack<char> *pStack = new MyStack<char>(30);//已存入的字符MyStack<char> *pNeedStack = new MyStack<char>(30);//需要的字符。char str[] = "[()]]";char currentNeed = 0;for (int i=0;i<strlen(str);i++){if (str[i] != currentNeed)//如果此時掃描到的字符不是我們所需要的。{pStack->push(str[i]);//那么將這個字符存入“已存入字符”switch (str[i])//對于這個字符，生成它的currentneed{case '[':if (currentNeed !=0)//如果currentneed已經有值，不為初值。{pNeedStack->push(currentNeed);//將當前的需要字符入棧。}currentNeed = ']';//生成當前需要。break;case  '(':if (currentNeed != 0){pNeedStack->push(currentNeed);}currentNeed = ')';break;default:cout << "字符串不匹配" << endl;system("pause");return 0;}}else{char elem;pStack->pop(elem);if (pNeedStack->pop(currentNeed)){currentNeed = 0;}}}if (pStack->stackEmpty()){cout << "字符串括號匹配" << endl;}delete pStack;pStack = NULL;delete pNeedStack;pNeedStack = NULL;system("pause");return 0;
}

運行過程：

最開始：currentneed為0.

  • str[0]為"[",此時需要的currentneed為0，不相等。
  • 進入if內部。將"[" 存入棧1。進入switch的case內部。匹配到case:"["
  • 此時判斷到當前的currentneed = 0.不滿足if。則生成currentneed "]"。并break
    出循環。
  • str[1]為"（"，此時需要的currentneed是"]"，不相等。
  • 進入if內部將"("存入棧1.進入switch的case內部。匹配到case："("
  • 此時判斷到當前的currentneed ="]"不等于0.將該字符存入需要棧，因為下面就要對他進行覆蓋了、
  • 生成新的的currentneed")"，并break出循環
  • str[2]為")"，正好與我們當前的currentneed一致。
  • 那么我們將棧一的"("彈出。并將needstack里的上一個急需的賦值給currentneed。
  • 進入下一次循環。

也就是currentneed變量里面存放的是當前下一次循環剛開始急需匹配的。
need棧里存放的是歷史需要的。

當當前需要的和正在掃描的一致。則將棧1中出棧。

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XMLHttpRequest狀態碼及相關事件

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1.創建一個XMLHttpRequest對象 2.對XMLHttpRequest對象進行事件的監聽(定義監聽事件的位置不影響 3.對XMLHttpRequest對象的狀態碼 狀態 名稱描述0Uninitialized初始化狀態。XMLHttpRequest 對象已創建或已被 abort() 方法重置1Open open() 方法已調用&#xff0c;但是 send()…
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-code vs 1474 十進制轉m進制

-code vs 1474 十進制轉m進制

1474 十進制轉m進制 時間限制: 1 s空間限制: 128000 KB題目等級 : 白銀 Silver題解查看運行結果題目描述 Description將十進制數n轉換成m進制數 m<16 n<100 輸入描述 Input Description共一行 n和m 輸出描述 Output Description共一個數 表示n的m進制 樣例輸入 Sample In…
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人工智能時代號角已吹響 COMPUTEX如何凝聚AI這股力量？

人工智能時代號角已吹響 COMPUTEX如何凝聚AI這股力量？

當前談到人工智能&#xff08;AI&#xff09;&#xff0c;或許大家最直接的反應是Google的AlphaGo&#xff0c;但比起“遙不可及”的圍棋機器人&#xff0c;其實AI早就融入人們生活&#xff0c;就像蘋果手機中的語音助手Siri&#xff0c;如此“平易近人”。從自動駕駛、機器人、…
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python寫入文字到txt只寫入最后一行_python文件寫入：向txt寫入內容的設置

python寫入文字到txt只寫入最后一行_python文件寫入：向txt寫入內容的設置

創建文本流的最簡單方法是使用 open()，可以選擇指定編碼： f=open("myfile.txt","r",encoding="utf-8") 但是更為安全的方法是： with open("myfile.txt","w",encoding="utf-8") as f： f.write(str) 還可以設置…
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python自帶ide和pycharm哪個好_排名前三的Python IDE你選擇哪個？我選PyCharm

python自帶ide和pycharm哪個好_排名前三的Python IDE你選擇哪個？我選PyCharm

世界上最好的 Python 編輯器或 IDE 是什么&#xff1f;炫酷的界面、流暢的體驗&#xff0c;我們投 PyCharm一票&#xff0c;那么你呢&#xff1f;編輯Python程序&#xff0c;您有許多選項。有些人仍然喜歡一個基本的文本編輯器&#xff0c;如Emacs&#xff0c;VIM或Gedit&#…
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leetcode1254. 統計封閉島嶼的數目（dfs）

leetcode1254. 統計封閉島嶼的數目（dfs）

有一個二維矩陣 grid &#xff0c;每個位置要么是陸地&#xff08;記號為 0 &#xff09;要么是水域&#xff08;記號為 1 &#xff09;。 我們從一塊陸地出發&#xff0c;每次可以往上下左右 4 個方向相鄰區域走&#xff0c;能走到的所有陸地區域&#xff0c;我們將其稱為一座…
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