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栈的存储结构和常见操作(c 语言实现)

俗话说得好,线性表(尤其是链表)是一切数据结构和算法的基础,很多复杂甚至是高级的数据结构和算法,细节处,除去数学和计算机程序基础的知识,大量的都在应用线性表。

一、栈

其实本质还是线性表:限定仅在表尾进行插入或删除操作。 俗称:后进先出 (lifo=last in first out结构),也可说是先进后出(filo)。

栈的存储结构和常见操作(c 语言实现)

同样的,栈也分为顺序和链式两大类。其实和线性表大同小异,只不过限制在表尾进行操作的线性表的特殊表现形式。

1、顺序栈:利用一组地址连续的存储单元依次存放自栈底到栈顶的数据元素,同时附设指针 top 指示栈顶元素在顺序栈中的位置,附设指针 base 指示栈底的位置。 同样,应该采用可以动态增长存储容量的结构。且注意,如果栈已经空了,再继续出栈操作,则发生元素下溢,如果栈满了,再继续入栈操作,则发生元素上溢。栈底指针 base 初始为空,说明栈不存在,栈顶指针 top 初始指向 base,则说明栈空,元素入栈,则 top++,元素出栈,则 top--,故,栈顶指针指示的位置其实是栈顶元素的下一位(不是栈顶元素的位置)。

栈的存储结构和常见操作(c 语言实现)
栈的存储结构和常见操作(c 语言实现)

 函数: void exit(int status);    所在头文件:stdlib.h

 功 能: 关闭所有文件,终止正在执行的进程。

 exit(1)表示异常退出.这个1是返回给操作系统的。

 exit(x)(x不为0)都表示异常退出

 exit(0)表示正常退出

 exit()的参数会被传递给一些操作系统,包括unix,linux,和ms dos,以供其他程序使用。

 exit()和return的区别:

 按照ansi c,在最初调用的main()中使用return和exit()的效果相同。 但要注意这里所说的是“最初调用”。如果main()在一个递归程序中,exit()仍然会终止程序;但return将控制权移交给递归的前一级,直到最初的那一级,此时return才会终止程序。

return和exit()的另一个区别在于,即使在除main()之外的函数中调用exit(),它也将终止程序。

 _exit()与exit的区别:

 头文件不同:

 exit:#include<stdlib.h>

 _exit:#include<unistd.h>

 _exit()函数:直接使进程停止运行,清除其使用的内存空间,并销毁其在内核中的各种数据结构;

 exit()函数则在这些基础上作了一些包装,在执行退出之前加了若干道工序。比如系统调用之前exit()要检查文件的打开情况,把文件缓冲区中的内容写回文件。

栈的存储结构和常见操作(c 语言实现)
栈的存储结构和常见操作(c 语言实现)

测试结果:

3

y

栈中元素遍历:b 

栈中元素遍历:k 

栈中元素遍历:y 

2

栈已经清空!

栈成功销毁!

program ended with exit code: 0 

顺序栈的小结:

1)、尽量使用指向结构的指针做函数参数,这样的操作比结构体变量作函数参数效率高,因为无需传递各个成员的值,只需传递一个结构的地址,且函数中的结构体成员并不占据新的内存单元,而与主调函数中的成员共享存储单元。这种方式还可通过修改形参所指成员影响实参所对应的成员值。

2)、栈清空,一定是栈顶指向栈底,不可颠倒,否则析构出错!

3)、再次注意二级指针和一级指针做函数参数的不同

4)、使用一个指针变量之前,必须初始化,不为指针分配内存,即指针没有指向一块合法的内存,那么指针无法使用,强行运行出错,这就是野指针的危害。类似其他类型变量都是如此,(这也是为什么建议声明变量的同时就立即初始化,哪怕是一个不相干的数值),就怕程序写的复杂的话,一时忘记变量是否初始化,导致出错。

5)、为什么顺序栈(包括顺序表)在初始化函数的传入参数里不用二级指针传参?

    个人理解:

  首先清楚函数传参的类型,值传递,引用(c++)传递,和指针传递,且函数修改的是实参的一份拷贝,并不是直接去修改实参。 

    问题是,在之前的链表里,定义结点结构( node)和指向结点的指针 p,有 struct node *p;为了给结点分配内存,把这个指针(p本身占据一份内存空间,在栈区操作系统分配,但是 p 的指向是没有初始化的)p 传入初始化函数内,等于是传入的指向结点node的一个指针 p 的拷贝 _p,而这个拷贝 _p 本身(假设指针变量p自己在内存的地址是0x1111)和拷贝 _p 存储的(指针 p指向的 内存区域)内容是不一样的,此时给 拷贝 _p 使用malloc函数分配内存,看似是修改了 _p ,实际上是把 _p 指向的内存区域改变了, p 本身在内存的地址(0x1111)没有被改变,故函数执行完毕,栈分配的内存被操作系统回收,然后参数返回给主调函数,那份拷贝 _p 还是以前传入的那份拷贝 _p, 高矮胖瘦那是纹丝未动,故不会对实参起到修改的作用,完全类似值传递,在值传递,就是把实参的本身的值传入函数,如果函数内部对其拷贝进行修改,其实传入的参数本身并没有被改变,虽然函数体内,他的值被修改了,但是一旦函数执行完,栈的内存被系统回收,修改就变得徒劳。

    顺序栈里,一般是定义的整个表list结构,struct list p;变量p 就是一个实例化的栈结构,注意 p 已经分配了内存(主调函数 main ,操作系统在栈区给p分配),这和主调函数里链表的指针 p 不一样,链表的指针 p 在 main 函数,只是给指针本身分配了内存空间,但是对 其指向的表结点没有分配,需要在初始化函数初始化!故到了顺序栈里,当给函数传入&p(因为开始main 已经给栈结构分配了内存空间,而&p 是栈结构 p 在内存的地址0x1111,也就是栈本身的首地址,也是 base指向的栈的基址),同样是传入一份拷贝 _&p ,且不是给 _&p  malloc 内存,而是给 _&p 指向的内容分配空间—— (&p)->base(表的基地址)分配内存,也就是说,这里堆 p 修改也是没用的,但是对 p 的指向修改,也就是 base,是有用的。而 base 本身就是一个指针,p 其实和 base 值相等,只不过变量的类型不一样,故不需要再传入二级指针。

6)、初始化那里,其实写的不好,主调函数里 s 分配了内存,如果没有对这个结构体初始化,就不代表 s 的成员 base 或者 top 等就是有指向的,更别说 null 了。很大程度是指向是垃圾值,不确定的内存区域,故这里的判断

 if (s->base != null)

在这个前提下,是没有用处的语句。故还是声明变量的同时,最好是初始化,哪怕是0或者 null。 

2、链栈

其实就是链表的特殊情形,一个链表,带头结点,栈顶在表头,插入和删除(出栈和入栈)都在表头进行,也就是头插法建表和头删除元素的算法。显然,链栈还是插入删除的效率较高,且能共享存储空间。

栈的存储结构和常见操作(c 语言实现)

是栈顶在表头!栈顶指针指向表头结点。栈底是链表的尾部,base 就是尾指针。还有,理论上,链式结构没有满这一说,但是理论上是这样的,也要结合具体的内存,操作系统等环境因素。

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栈的存储结构和常见操作(c 语言实现)

main 函数

栈的存储结构和常见操作(c 语言实现)
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其实链栈和链表是一样的,没什么新鲜的东西。可见,线性表,尤其是链表,是数据结构和算法里的重中之重,后续很多复杂高级的数据结构和算法,都会无数次的用到链表的相关知识和概念。

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http://www.cnblogs.com/kubixuesheng/p/4096270.html

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