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顺序表实现栈指南:C++中的动态栈数据结构

2周前 (06-23)其他资料66

一、简介和特点

顺序是一种基于数组实现的栈数据结构,遵循"后进先出"(LIFO)原则。本文实现的顺序栈类提供了动态扩容和基本的栈操作功能。

主要特点‌:

  1. 1.动态扩容:当空间不足时自动扩大容量

  2. 2.高效操作:入栈和出栈操作时间复杂度O(1)

  3. 3.连续存储:数据在内存中连续存放

  4. 4.完整操作:提供入栈、出栈和查看栈顶元素操作

  5. 5.内存管理:自动处理内存分配和释放

二、与其他实现的优点

相比链式栈和其他数据结构,这种顺序栈实现有以下优势:

  1. ‌1.访问高效‌:直接通过索引访问元素

  2. ‌2.内存紧凑‌:连续存储减少内存碎片

  3. ‌3.扩容智能‌:自动按需扩容

  4. 4‌.实现简单‌:逻辑清晰易于理解

  5. ‌5.缓存友好‌:连续内存提高缓存命中率

三、实现步骤解析

  1. 1‌.成员变量定义‌:

  2. ‌2.构造函数‌:

    • 初始化栈顶指针

    • 分配初始内存空间

  3. ‌3.核心方法实现‌:

    • 入栈操作(自动扩容)

    • 出栈操作(防止下溢)

    • 查看栈顶元素

  4. 4‌.扩容机制‌:

    • 容量不足时自动翻倍

    • 数据迁移保持连续性

四、完整代码和注释

#include<iostream>
using namespACe std;

// 顺序栈类
class Stack
{
    int top;        // 栈顶指针,存储当前栈顶元素的下标
    int* stack;     // 指向栈的指针
    int size=0;     // 栈的当前容量
    
public:
    // 构造函数,初始化栈
    Stack(int newsize)
    {
        top = 0;                // 初始化栈顶指针
        size = newsize;         // 设置初始容量
        stack = new int[newsize]; // 分配内存空间
    }
    
    // 入栈操作
    void add(int data)
    {
        // 检查是否需要扩容
        if (top + 1 == size)
        {
            int* tmp = new int[size * 2]; // 新分配双倍空间
            // 迁移数据
            for (int i = 0;i < size;i++)
            {
                tmp[i] = stack[i];
            }
            delete[] stack; // 释放旧空间
            stack = tmp;    // 指向新空间
            size *= 2;      // 更新容量
        }
        
        stack[top++] = data; // 数据入栈并移动栈顶指针
    }
    
    // 出栈操作
    void del()
    {
        top = max(0, top-1); // 栈顶指针下移,防止下溢
    }
    
    // 查看栈顶元素
    int select()
    {
        return stack[top-1]; // 返回栈顶元素
    }
};

五、总结

本文介绍了一个完整的顺序栈实现,通过详细的代码注释和分步解析,展示了栈的基本操作实现。顺序栈在需要频繁入栈出栈操作的场景下性能优越,是学习数据结构和内存管理的重要案例。动态扩容机制使其兼具数组的高效和动态结构的灵活性。

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