【原創】【自制系列】自制stack型別（泛型）

計算機知識雜談發表於2021-11-27
型別泛型

前言

自制型別的第三篇，stack型別。stack是指棧，其實我個人認為stack是最好寫的型別，沒有之一。關於queue型別需要涉及到迴圈佇列避免浪費記憶體，但是stack的插入刪除都是對於棧頂而言，比較好寫。
自制型別的主要目的，是為了練習資料結構，提高寫程式碼的能力。

常見函式

s.empty() 判斷棧s是否為空
s.size() 返回棧s的大小
s.push(a) 把a推入棧
s.pop() 彈出棧頂元素
s.top() 返回棧頂元素

泛型

我們在使用標準庫的stack，是這樣寫的：

stack<int> stk;

使用尖括號指定型別，就是泛型的一種。如果把int改為char，甚至是結構體等，都可以。
最簡單的例子：

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main(){
	int a=5,b=10;cout<<max(a,b);
	float c=3.14,d=9.99;cout<<max(c,d);
	char e='x',f='*';cout<<max(e,f);
}

這裡，max函式即可以處理int，又可以處理float,char型別的最大值。這就是泛型。max函式無論針對哪一個型別，操作都是相同的。因此，我們使用通用型別，讓函式不關注型別只關注具體的操作。
有人會問，其實使用函式過載不就能完成了嗎？但是，函式過載要重複寫好幾次，不方便。

泛型的函式，可以使用template關鍵字寫：

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
template<typename T>
T MAX(T a,T b){
	if(a>b)return a;
	else return b;
}
int main(){
	int a=5,b=10;cout<<MAX(a,b);
	float c=3.14,d=9.99;cout<<MAX(c,d);
	char e='x',f='*';cout<<MAX(e,f);
}

template表示定義一個叫做T的型別，這個型別是一個通用型別。這個語句告訴編譯器，要開始泛型程式設計，其中T是要使用的泛型型別。
執行的時候，編譯器會自動根據引數的型別，把T轉換為int,float等型別，進行計算。
注意，泛型的函式不會進行自動型別轉換，例如cout<<MAX('a',100);這個語句，如果使用的是泛型型別，會編譯錯誤，但是使用普通型別不會報錯，因為普通型別的函式會進行自動型別轉換。

泛型類的寫法：

template<typename T>
class Vector{
	T *numbers;
	
};

（轉自我之前寫過的《自制vector型別》）
這樣，就可以像標準庫一樣定義了。
在類的函式中，對於引數和部分類變數，也需要把型別指定為T，在malloc和realloc的強制轉型中也是T*。

大體寫法

class Stack{
private:
  T *Data;
  int nData;
public:
  Stack(){
    Data=nullptr;
    nData=0;
  }
  bool empty(){
    if(nData==0)return true;
    else return false;
  }
  int size(){
    return nData;
  }
  void push(T a){
    nData++;
    if(Data==nullptr)Data=(T*)malloc(sizeof(T));
    Data=(T*)realloc(Data,nData*sizeof(T));
    Data[nData-1]=a;
  }
  void pop(){
    if(nData==0)return;
    nData--;
    Data=(T*)realloc(Data,nData*sizeof(T));
  }
  T top(){
    return Data[nData-1];
  }
};

建構函式的寫法

將Data，nData初始化，變數的含義很簡單，不再多說。

empty

判斷棧的大小即可。如果大小為0，表示為空棧。

size

返回nData。

push

重頭戲

  void push(T a){
    nData++;
    if(Data==nullptr)Data=(T*)malloc(sizeof(T));
    Data=(T*)realloc(Data,nData*sizeof(T));
    Data[nData-1]=a;
  }

首先，把棧的大小加上1。然後，如果為空指標，就使用malloc分配（原來什麼都沒有），否則使用realloc分配。動態分配記憶體，可以節約記憶體空間。最後，把push的數值放入棧頂。

pop

pop的操作也很簡單。

  void pop(){
    if(nData==0)return;
    nData--;
    Data=(T*)realloc(Data,nData*sizeof(T));
  }

pop操作需要對nData做特判，大小為零則直接退出，不然在分配時會出錯。
如果nData=0，那麼realloc的引數為0，相當於使用free(Data)。

top

返回棧頂元素Data[nData-1]。

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