【数据结构】宜宾大学-计院-实验四

时间：2024-10-24 18:44:58

栈和队列之（栈的基本操作）

  • 实验目的：
  • 实验内容：
    • 实验结果：
    • 实验报告:（及时撰写实验报告）：
      • 实验测试结果：
      • 代码实现1.0：（C/C++）【含注释】
      • 代码实现2.0：（优化 且 纯C版本）
  • 实现十进制数与其它进制数的转换
        • 代码实现：
        • 测试结果：

实验目的：

1．掌握栈的顺序存储结构和链式存储结构
2．实现栈的基本操作，包括栈的建立、求长度、取栈顶元素、入栈、出栈、判栈空 等函数

实验内容：

1．完成顺序栈的建立
2．实现顺序栈的入栈
3．实现顺序栈的出栈
4．判断顺序栈是否为空
5．实现取栈顶元素
6. 实现十进制数与其它进制数的转换

实验结果：

每个同学都要记录实验结果（无论对与错），如果程序调试中有什么错误，记录并分析原因，必须另寻时间调试成功。

实验报告:（及时撰写实验报告）：

实验测试结果：

在这里插入图片描述

代码实现1.0：（C/C++）【含注释】

#define SIZE_MAX 2  //初始栈容量
#define STACK_INCREMENT 5  //扩容增量
#include<iostream>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
using namespace std;

typedef int datatype;

//top减base为有效元素个数
typedef struct Stack
{
	datatype* top;//top指向栈顶元素的下一个地址
	datatype* base;//栈底
	int capacity;//容量
}ST;

void InitStack(ST& head)
{
	datatype* tmp = (datatype*)malloc(sizeof(datatype) * SIZE_MAX);
	if (tmp == NULL) return;
	//都指向首地址
	head.top = head.base = tmp;
	head.capacity = SIZE_MAX;
}

void DestroyStack(ST& head)
{
	free(head.base);
	head.base = head.top = NULL;
	head.capacity = 0;
}

bool EmptyStack(ST& head)
{
	return head.base == head.top;
}
bool OverflowStack(ST& head)
{
	if (head.top - head.base == head.capacity)
		return true;
	return false;
}
void Push(ST& head, datatype x)
{
	if (OverflowStack(head))
	{
		datatype* tmp = (datatype*)realloc(head.base, sizeof(datatype) * (head.capacity + STACK_INCREMENT));
		if (tmp == NULL) return;
		head.base = tmp;
		//扩容后恢复原来指针指向，更新容量
		head.top = head.base + head.capacity;
		head.capacity += STACK_INCREMENT;
	}

	*head.top++ = x;
}
void PopTop(ST& head)
{
	if (EmptyStack(head)) return;

	head.top--;
}
datatype GetTop(ST& head)
{
	if (!EmptyStack(head))
		return *(head.top - 1);
}
int SizeStack(ST& head)
{
	if(!OverflowStack(head))
	return head.top - head.base;
}



int main()
{
	ST head;
	InitStack(head);

	Push(head, 1);
	Push(head, 2);
	Push(head, 3);
	Push(head, 4);

	while (!EmptyStack(head))
	{
		cout << "输出当前栈顶元素：" << GetTop(head) << endl;
		PopTop(head);
		cout << "栈里剩余元素个数：" << SizeStack(head) << endl << endl;
	}

	DestroyStack(head);

	return 0;
}

代码实现2.0：（优化 且 纯C版本）

  1. 优化：动态2倍扩容
  2. 与1.0版本对栈的实现区别：这里的top也是指向栈顶元素下一个位置，其类型为整形（即下标）

stack.h

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;
	int capacity;
}ST;
void STInite(ST *ps);
void STDestroy(ST* ps);

void STPush(ST* ps, STDataType x);
void STPop(ST* ps);
int STSize(ST* ps);
bool STEmpty(ST* ps);
STDataType STTop(ST* ps);

stack.c

#include"stack.h"
void STInite(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 3);
	if (ps->a==NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	ps->capacity = 3;
	ps->top = 0;//栈顶为top前一个元素
	//ps->top = -1;//栈顶为top元素
}
void STDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}

void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->capacity == ps->top)
	{
		STDataType *tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * ps->capacity*2);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity =ps->capacity * 2;
	}
	ps->a[ps->top++] = x;
	//ps->top++;
}
void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!STEmpty(ps));
	ps->top--;
}
int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}
bool STEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}
STDataType STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!STEmpty(ps));
	return ps->a[ps->top - 1];
}

text.c

#include"stack.h"
int main()
{
	ST st;
	STInite(&st);

	STPush(&st, 1);
	STPush(&st, 2);
	STPush(&st, 3);
	STPush(&st, 4);
	while (!STEmpty(&st))
	{
		printf("输出当前栈顶元素：%d\n", STTop(&st));
		STPop(&st);
		printf("栈里剩余元素个数：%d\n\n", STSize(&st));
	}

	STDestroy(&st);
	return 0;
}

实现十进制数与其它进制数的转换

代码实现：
void conversion()
{
	int num, x;
	cout << "请输入要转化的十进制数字：" << endl;
	cin >> num;
	cout << "期望将它转化为几进制数" << endl;
	cin >> x;

	cout << "将十进制数 " << num  << " " << "转化为 " << x << " " << "进制数得到的结果为：" << endl;

	ST st;
	InitStack(st);

	while (num > 0)
	{
		Push(st, num % x);

		num /= x;
	}

	while (!EmptyStack(st))
	{
		cout << GetTop(st);
		PopTop(st);
	}

	DestroyStack(st);
}
测试结果：

在这里插入图片描述

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