python演算法與資料結構-棧(43)

Se7eN_HOU發表於2019-07-03

一、棧的介紹

　　棧作為一種資料結構，是一種只能在一端進行插入和刪除操作。它按照先進後出的原則儲存資料，先進入的資料被壓入棧底，最後的資料在棧頂，需要讀資料的時候從棧頂開始彈出資料（最後一個資料被第一個讀出來）。棧被使用於非常多的地方，例如瀏覽器中的後退按鈕，文字編輯器中的撤銷機制。

進棧的時候是1先進，然後是2、3、4、5、6，出棧的時候是先6出，然後是5、4、3、2、1

二、棧中常用的方法

作為一個棧（用stack來表示），最基本的方法有下面幾個：

stack.push(e): 將元素e新增到S的棧頂
stack.pop(): 從棧S中移除並返回棧頂的元素，如果此時棧是空的，那麼這個操作將會報錯
stack.top(): 不移除棧頂元素，但返回棧頂元素，如果此時棧是空的，那麼這個操作將會報錯
stack.is_empty(): 如果棧為空，則返回True，否則返回False
len(stack): 返回棧中元素的數量，使用len的特殊方法實現
stack.travel()遍歷棧裡面的元素

三、棧的python程式碼實現

class Stack():
    """
    以list為基礎實現的棧
    """

    def __init__(self):
        self._data = []

    def __len__(self):
        return len(self._data)

    def is_empty(self):
        if len(self._data) == 0:
            return True
        else:
            return False

    def push(self, e):
        self._data.append(e)

    def pop(self):
        if self.is_empty():
            print("棧為空")
            return
        return self._data.pop()

    def top(self):
        if self.is_empty():
            print("棧為空")
            return
        return self._data[-1]
    
    def travel(self):
        for i in range(0,len(self._data)):
            print("%d"%self._data[i])
            

if __name__ == '__main__':
    print("建立棧")
    stack = Stack()
    stack.pop()
    print("驗證是否為空:",end="")
    empty = stack.is_empty()
    if empty == True:
        print("空棧")
    else:
        print("不是空")
    print("進棧")
    stack.push(1)
    stack.push(2)
    stack.push(3)
    stack.push(4)
    stack.push(5)
    stack.push(6)
    print("遍歷驗證進棧")
    stack.travel()
    print("判斷是否為空：",end=" ")
    empty = stack.is_empty()
    if empty == True:
        print("空棧")
    else:
        print("不是空")
    print("出棧:",end=" ")
    pop = stack.pop()
    print(pop)
    stack.travel()
    print("驗證棧頂元素：",end=" ")
    top =  stack.top()
    print(top)

執行結果為：

建立棧棧為空驗證是否為空:空棧進棧遍歷驗證進棧 1 2 3 4 5 6 判斷是否為空：不是空出棧: 6 1 2 3 4 5 驗證棧頂元素： 5

四、棧的C語言程式碼實現

//  main.m
//  棧
//  Created by 侯壘 on 2019/7/3.
//  Copyright © 2019 可愛的侯老師. All rights reserved.

# include<stdio.h>

typedef struct N
{
    int num;
    struct N *next;
}Node;

Node * createNode(int num)
{
    
    Node *node = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    node->num = num;
    node->next = NULL;
    return node;
}

Node * createStack()
{
    Node *head = NULL;
    return head;
}

int is_empty(Node *head)
{
    if (head == NULL)
    {
        return 1;
    }
    else
    {
        return 0;
    }
    
}

int length(Node *head)
{
    Node *current = head;
    if (is_empty(head))
    {
        return 0;
    }
    int count = 1;
    while (current->next!=NULL)
    {
        count++;
        current = current->next;
    }
    return count;
}

Node *push(Node *head, int num)
{
    Node *node = createNode(num);
    if (is_empty(head)==1)
    {
        head = node;
    }
    else
    {
        Node *current = head;
        while (current->next!=NULL)
        {
            current = current->next;
        }
        current->next = node;
    }
    return head;
}

Node *pop(Node *head)
{
    if (is_empty(head) == 1)
    {
        printf("站為空");
        return head;
    }
    else
    {
        Node *current = head;
        int len = length(head);
        if (len == 1)
        {
            head = NULL;
        }
        else
        {
            for (int i=0; i<len-2;i++)
            {
                current = current->next;
            }
            current->next = NULL;
        }
        
    }
    return head;
}

int top(Node *head)
{
    if (is_empty(head))
    {
        printf("棧為空");
        return -1;
    }
    return  head->num;
}

void travel(Node *head)
{
    if (is_empty(head) == 1)
    {
        printf("站為空\n");
    }
    else
    {
        Node *current = head;
        int len  = length(head);
        for (int i = 0; i<len; i++)
        {
            printf("%d ",current->num);
            current = current->next;
        }
        printf("\n");
    }
}


int main(int argc, const char * argv[]) {
  
    printf("建立棧\n");
    Node *head = createStack();
    printf("驗證是否為空: ");
    int empty = is_empty(head);
    if (empty == 1)
    {
        printf("棧為空\n");
    }
    else
    {
        printf("棧不為空\n");
        
    }
    printf("驗證進棧\n");
    head = push(head, 1);
    travel(head);
    head = push(head, 2);
    head = push(head, 3);
    head = push(head, 4);
    head = push(head, 5);
    head = push(head, 6);
    travel(head);
    printf("驗證棧頂元素\n");
    int t = top(head);
    printf("top = %d\n",t);
    
    printf("驗證出棧\n");
    head = pop(head);
    travel(head);
    head = pop(head);
    travel(head);
    head = pop(head);
    travel(head);
    head = pop(head);
    travel(head);
    head = pop(head);
    travel(head);
    head = pop(head);
    travel(head);
   
    
    return 0;
}