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模板類封裝(2)——順序棧和鏈式棧

#数据结构#栈#c++126
AI 翻譯
這篇文章透過AI由簡體中文翻譯成繁體中文。查看原文
AI 生成的摘要
這篇文章介紹了模板類封裝中的顺序栈和链式栈。文章首先介紹了栈的基本功能，包括建立栈、入栈、出栈等操作。接下來，文章詳細介紹了顺序栈的實現，包括顺序栈的定義、建立、入栈、出栈等操作。最後，文章提到了链式栈的實現，包括链式栈的建立、入栈、出栈等操作。整篇文章通過封裝模板類的方式實現了栈的基本操作。

c++ 語言，鏈棧實現

實驗內容：

  1. 編程實現棧的如下功能：
    （1）建立一個長度為 n 的順序棧，元素類型可自行定義，並輸出棧中各元素值。
    （2）將數據元素 e 入棧，並輸出入棧後的順序棧中各元素值。
    （3）將順序棧中的棧頂元素出棧，並輸出出棧元素的值和出棧後順序棧中各元素值。
  2. 編程實現隊列的如下功能：
    （1）建立一個長度為 n 的循環隊列，元素類型可自行定義，並輸出隊列中各元素值。
    （2）將數據元素 e 入隊，並輸出入隊後的隊列中各元素值。
    （3）將循環隊列的隊首元素出隊，並輸出出隊元素的值和出隊後隊列中各元素值。
  3. 編程實現鏈式棧的如下功能
    建立長度為 n 的鏈式棧，元素類型可自行定義，實現棧的初始化、進棧、出棧等典型操作。

整體上，一是實現順序棧和鏈棧的基本操作：入棧操作（Push）、出棧操作（Pop）、取棧頂元素（Top）、判斷棧空（IsEmpty）、判斷棧滿（IsFull）、獲取棧中元素個數（Size）、展示棧中所有元素（PrintStack）、清空棧中所有元素（Clear）。二是實現隊列的基本操作：入隊操作（Push）、出隊操作（Pop）、取隊首元素（Front）、判斷隊空（IsEmpty）、判斷隊滿（IsFull）、獲取隊中元素個數（Size）、展示隊中所有元素（PrintQueue）、清空隊中所有元素（Clear）。依舊是封裝一個模板類。初始化和銷毀操作在構造函數和析取函數中實現。
@TOC

順序棧#

順序棧操作類定義#

//順序棧定義
template <class T> class myStack1 {
private:
	int MaxSize;  //堆棧容量
	T* Data;	  //數據
	int top;  //記錄棧頂元素 為棧頂元素下標後一個下標，為空時top為0
public:
	myStack1(int maxsize = 100);  //構造函數 分配空間
	~myStack1();				   //析構函數 回收空間
	void PrintStack();		   //展示順序棧中所有元素
	void Push(T data);	//入棧操作,top值加一,存儲元素item在棧頂
	T Pop();			//出棧操作,將元素彈出返回,Top值減一
	T Top();			//取棧頂元素,不彈出
	int Size();			//獲取堆棧元素數量
	bool IsEmpty();		//判斷棧空與否
	bool IsFull();		//判斷棧滿與否
};

主要操作#

(1) 構造函數和析構函數#

template <class T>
myStack1<T>::myStack1(int maxsize) : MaxSize(maxsize), top(0) {
	Data = new T[maxsize];
};
template <class T> myStack1<T>::~myStack1() {
	if (Data)
		delete[] Data;
}

(2) 判斷棧空棧滿#

//判斷棧空與否
template <class T> bool myStack1<T>::IsEmpty() {
	return top == 0;
}
//判斷棧滿與否
template <class T> bool myStack1<T>::IsFull() {
	return top == MaxSize;
}

(3) 入棧操作#

存儲元素 data 在棧頂，Top 值加一

template <class T> void myStack1<T>::Push(T data) {
	if (IsFull()) {
		cout << "error:Failed to Push,The Stack is Full!" << endl;
	} else {
		Data[top++] = data;
	}
}

(4) 取棧頂元素#

取棧頂元素，不彈出

template <class T> T myStack1<T>::Top() {
	if (IsEmpty()) {
		cout << "error:The Top isn't existed, The Stack is Empty!" << endl;
		return error;  // ERROR為T類型中的特殊值
	} else {
		return Data[top - 1];
	}
}

(5) 獲取堆棧元素數量#

template <class T> int myStack1<T>::Size() {
	return top;
}

(6) 出棧操作#

彈出棧頂元素，Top 值減一

template <class T> T myStack1<T>::Pop() {
	if (IsEmpty()) {
		cout << "error:Failed to Pop, The Stack is Empty!" << endl;
		return error;  // ERROR為T類型中的特殊值
	} else {
		T temp = Data[--top];
		return temp;
	}
}

(7) 展示順序棧中所有元素#

template <class T> void myStack1<T>::PrintStack() {
	if (IsEmpty())
		cout << "This Stack is empty!" << endl;
	for (int i = 0; i < top; ++i) {
		cout << "The " << i + 1 << "th Data is:";
		cout << Data[i] << endl;
	}
	cout << "The Stack has " << top << " elements in total." << endl;
}

完整代碼#

//順序棧
#include <bits/stdc++.h>
#define error -1
using namespace std;
//順序棧定義
template <class T> class myStack1 {
private:
	int MaxSize;  //堆棧容量
	T* Data;	  //數據
	int top;  //記錄棧頂元素 為棧頂元素下標後一個下標，為空時top為0
public:
	myStack1(int maxsize = 100);  //構造函數 分配空間
	~myStack1();				   //析構函數 回收空間
	void PrintStack();		   //展示順序棧中所有元素
	void Push(T data);	//入棧操作,top值加一,存儲元素item在棧頂
	T Pop();			//出棧操作,將元素彈出返回,Top值減一
	T Top();			//取棧頂元素,不彈出
	int Size();			//獲取堆棧元素數量
	bool IsEmpty();		//判斷棧空與否
	bool IsFull();		//判斷棧滿與否
};

//順序棧操作類實現
//構造函數 分配空間
template <class T>
myStack1<T>::myStack1(int maxsize) : MaxSize(maxsize), top(0) {
	Data = new T[maxsize];
};
//析構函數 釋放空間
template <class T> myStack1<T>::~myStack1() {
	if (Data)
		delete[] Data;
}
//(1) 判斷棧空與否
template <class T> bool myStack1<T>::IsEmpty() {
	return top == 0;
}
//(2) 判斷棧滿與否
template <class T> bool myStack1<T>::IsFull() {
	return top == MaxSize;
}
//(3) 入棧操作
// 存儲元素data在棧頂,Top值加一
template <class T> void myStack1<T>::Push(T data) {
	if (IsFull()) {
		cout << "error:Failed to Push,The Stack is Full!" << endl;
	}
	else {
		Data[top++] = data;
	}
}
//(4) 取棧頂元素,不彈出
template <class T> T myStack1<T>::Top() {
	if (IsEmpty()) {
		cout << "error:The Top isn't existed, The Stack is Empty!" << endl;
		return error;  // ERROR為T類型中的特殊值
	}
	else {
		return Data[top - 1];
	}
}
//(5) 獲取堆棧元素數量
template <class T> int myStack1<T>::Size() {
	return top;
}
//(6) 出棧操作
// 彈出棧頂元素,Top值減一
template <class T> T myStack1<T>::Pop() {
	if (IsEmpty()) {
		cout << "error:Failed to Pop, The Stack is Empty!" << endl;
		return error;  // ERROR為T類型中的特殊值
	}
	else {
		T temp = Data[--top];
		return temp;
	}
}
//(7) 展示順序棧中所有元素
template <class T> void myStack1<T>::PrintStack() {
	if (IsEmpty())
		cout << "This Stack is empty!" << endl;
	for (int i = 0; i < top; ++i) {
		cout << "The " << i + 1 << "th Data is:";
		cout << Data[i] << endl;
	}
	cout << "The Stack has " << top << " elements in total." << endl;
}
//主函數中調用的函數 (測試用)
template <class T> void Stack_Push(myStack1<T>& S) {
	T data;
	cout << "請輸入要入棧的元素:";
	cin >> data;
	S.Push(data);
	cout << "------------- After Push, Stack S ---------------" << endl;
	S.PrintStack();
}
template <class T> void Stack_Pop(myStack1<T>& S) {
	T data = S.Pop();
	if (data != error) {
		cout << "出棧元素為:";
		cout << data << endl;
	}
	cout << "------------- After Pop, Stack S ---------------" << endl;
	S.PrintStack();
}
template <class T> void Stack_Top(myStack1<T>& S) {
	T data = S.Top();
	if (data != error) {
		cout << "棧頂元素為:";
		cout << data << endl;
	}
}
template <class T> void Stack_Size(myStack1<T>& S) {
	cout << "該堆棧中元素個數為:" << S.Size() << endl;
}
template <class T> void Stack_PrintStack(myStack1<T>& S) {
	cout << "---------------------- Stack S --------------------" << endl;
	S.PrintStack();
}
int main() {
	int n;
	cout << "輸入n,建立長度為n的順序棧:";
	cin >> n;
	myStack1<int> S(n);
	cout << "輸入n個元素:" << endl;
	for (int i = 0; i < n; ++i) {
		int data;
		cin >> data;
		S.Push(data);
	}
	cout << "1 入棧操作" << endl;
	cout << "2 出棧操作" << endl;
	cout << "3 取棧頂元素" << endl;
	cout << "4 取堆棧元素個數" << endl;
	cout << "5 輸出順序棧中所有元素" << endl;
	cout << "6 結束" << endl;
	while (1) {
		int choice;
		cout << "菜單選擇:";
		cin >> choice;
		getchar();
		switch (choice) {
			case 1: Stack_Push(S); break;
			case 2: Stack_Pop(S); break;
			case 3: Stack_Top(S); break;
			case 4: Stack_Size(S); break;
			case 5: Stack_PrintStack(S); break;
			case 6: break;
			default: cout << "輸入錯誤，請重新輸入";
		}
		if (choice == 6)
			exit(0);
		cout << "按回車鍵繼續…" << endl;
		getchar();
	};
	return 0;
}

鏈棧#

鏈棧結點定義#

template <class T> class SNode {
private:
	SNode* next;  //指針
	T Data;		  //數據
public:
	friend class Stack<T>;
	SNode() { next = nullptr; }	 //空結點
	SNode(T data) {				 //有數據的結點
		Data = data;
		next = nullptr;
	}
	void showdata() { cout << Data << endl; }  //展示該結點數據
};

鏈棧操作類定義#

template <class T> class Stack {
private:
	int maxsize;  //堆棧容量
	SNode<T>* head;	 //頭指針 帶空頭結點，所以棧頂元素一直為head->next
public:
	Stack(int size = 100);	//構造函數 分配空間,空頭結點
	~Stack();				//析構函數 回收空間
	void PrintStack();		//展示棧中所有元素
	void Clear();			//清空棧中所有元素
	void Push(T data);		//入棧操作 存儲元素data在棧頂
	T Pop();		 //出棧操作 彈出棧頂元素並將其在棧中刪除
	T Top();		 //取棧頂元素,不彈出
	int Size();		 //獲取堆棧元素數量
	bool IsEmpty();	 //判斷棧空與否
	bool IsFull();	 //判斷棧滿與否
};

主要操作#

(1) 構造函數和析構函數#

//構造函數 分配空間,空頭結點
template <class T> Stack<T>::Stack(int size) : maxsize(size) {
	head = new SNode<T>;
	head->next = nullptr;
};

//析構函數 釋放空間
template <class T> Stack<T>::~Stack() {
	while (head->next) {
		Pop();
	}
	if (head)
		delete head;
}

(2) 判斷棧空棧滿#

template <class T> bool Stack<T>::IsEmpty() {
	if (head->next) return false;
	else return true;
}
template <class T> bool Stack<T>::IsFull() {
	if (Size() < maxsize) return false;
	else return true;
}

(3) 入棧操作#

存儲元素 data 在棧頂

template <class T> void Stack<T>::Push(T data) {
	if (IsFull()) {
		cout << "error:Failed to Push,The Stack is Full!" << endl;
	} else {
		SNode<T>* p = new SNode<T>;
		p->Data = data;
		p->next = head->next;
		head->next = p;
	}
}

(4) 取棧頂元素#

template <class T> T Stack<T>::Top() {
	if (IsEmpty()) {
		cout << "error:The Top isn't existed, The Stack is Empty!" << endl;
		return error;
	} else {
		T temp = head->next->Data;
		return temp;
	}
}

(5) 獲取堆棧元素數量#

template <class T> int Stack<T>::Size() {
	int cnt = 0;
	SNode<T>* p = head;
	while (p->next) {
		cnt++;
		p = p->next;
	}
	return cnt;
}

(6) 出棧操作#

彈出棧頂元素並將其在棧中刪除

template <class T> T Stack<T>::Pop() {
	if (IsEmpty()) {
		cout << "error:Failed to Pop, The Stack is Empty!" << endl;
		return error;
	} else {
		SNode<T>* temp = head->next;
		T TopData = temp->Data;
		head->next = temp->next;
		delete temp;
		return TopData;
	}
}

(7) 展示棧中所有元素#

彈出棧頂元素並將其在棧中刪除

template <class T> T Stack<T>::Pop() {
	if (IsEmpty()) {
		cout << "error:Failed to Pop, The Stack is Empty!" << endl;
		return error;
	} else {
		SNode<T>* temp = head->next;
		T TopData = temp->Data;
		head->next = temp->next;
		delete temp;
		return TopData;
	}
}

(8) 清空棧中所有元素#

//(8) 清空棧中所有元素
template <class T> void Stack<T>::Clear() {
	while (head->next) {
		Pop();
	}
}

完整代碼#

//鏈棧
#include <bits/stdc++.h>
#define error -1
using namespace std;
template <class T> class Stack;
//鏈棧結點定義
template <class T> class SNode {
private:
	SNode* next;  //指針
	T Data;		  //數據
public:
	friend class Stack<T>;
	SNode() { next = nullptr; }	 //空結點
	SNode(T data) {				 //有數據的結點
		Data = data;
		next = nullptr;
	}
	void showdata() { cout << Data << endl; }  //展示該結點數據
};
//鏈棧操作類定義
template <class T> class Stack {
private:
	int maxsize;  //堆棧容量
	SNode<T>* head;	 //頭指針 帶空頭結點，所以棧頂元素一直為head->next
public:
	Stack(int size = 100);	//構造函數 分配空間,空頭結點
	~Stack();				//析構函數 回收空間
	void PrintStack();		//展示棧中所有元素
	void Clear();			//清空棧中所有元素
	void Push(T data);		//入棧操作 存儲元素data在棧頂
	T Pop();		 //出棧操作 彈出棧頂元素並將其在棧中刪除
	T Top();		 //取棧頂元素,不彈出
	int Size();		 //獲取堆棧元素數量
	bool IsEmpty();	 //判斷棧空與否
	bool IsFull();	 //判斷棧滿與否
};

//鏈棧操作類實現
//構造函數 分配空間,空頭結點
template <class T> Stack<T>::Stack(int size) : maxsize(size) {
	head = new SNode<T>;
	head->next = nullptr;
};

//析構函數 釋放空間
template <class T> Stack<T>::~Stack() {
	while (head->next) {
		Pop();
	}
	if (head)
		delete head;
}
//(1) 判斷棧空與否
template <class T> bool Stack<T>::IsEmpty() {
	if (head->next)
		return false;
	else
		return true;
}
//(2) 判斷棧滿與否
template <class T> bool Stack<T>::IsFull() {
	if (Size() < maxsize)
		return false;
	else
		return true;
}
//(3) 入棧操作
// 存儲元素data在棧頂
template <class T> void Stack<T>::Push(T data) {
	if (IsFull()) {
		cout << "error:Failed to Push,The Stack is Full!" << endl;
	}
	else {
		SNode<T>* p = new SNode<T>;
		p->Data = data;
		p->next = head->next;
		head->next = p;
	}
}
//(4) 取棧頂元素,不彈出
template <class T> T Stack<T>::Top() {
	if (IsEmpty()) {
		cout << "error:The Top isn't existed, The Stack is Empty!" << endl;
		return error;
	}
	else {
		T temp = head->next->Data;
		return temp;
	}
}
//(5) 獲取堆棧元素數量
template <class T> int Stack<T>::Size() {
	int cnt = 0;
	SNode<T>* p = head;
	while (p->next) {
		cnt++;
		p = p->next;
	}
	return cnt;
}
//(6) 出棧操作
// 彈出棧頂元素並將其在棧中刪除
template <class T> T Stack<T>::Pop() {
	if (IsEmpty()) {
		cout << "error:Failed to Pop, The Stack is Empty!" << endl;
		return error;
	}
	else {
		SNode<T>* temp = head->next;
		T TopData = temp->Data;
		head->next = temp->next;
		delete temp;
		return TopData;
	}
}
//(7) 展示棧中所有元素
template <class T> void Stack<T>::PrintStack() {
	if (IsEmpty())
		cout << "This Stack is empty!" << endl;
	SNode<T>* p = head;
	int cnt = 0;
	while (p->next) {
		++cnt;
		p = p->next;
		cout << "The " << cnt << "th Data is:";
		cout << p->Data << endl;
	}
	cout << "The Stack has " << Size() << " elements in total." << endl;
}
//(8) 清空棧中所有元素
template <class T> void Stack<T>::Clear() {
	while (head->next) {
		Pop();
	}
}
//主函數中調用的函數 (測試用)
template <class T> void Stack_Push(Stack<T>& S) {
	T data;
	cout << "請輸入要入棧的元素:";
	cin >> data;
	getchar();
	S.Push(data);
	cout << "------------- After Push, Stack S ---------------" << endl;
	S.PrintStack();
}
template <class T> void Stack_Pop(Stack<T>& S) {
	T data = S.Pop();
	if (data != error) {
		cout << "出棧元素為:";
		cout << data << endl;
	}
	cout << "------------- After Pop, Stack S ---------------" << endl;
	S.PrintStack();
}
template <class T> void Stack_Top(Stack<T>& S) {
	T data = S.Top();
	if (data != error) {
		cout << "棧頂元素為:";
		cout << data << endl;
	}
}
template <class T> void Stack_Size(Stack<T>& S) {
	cout << "該堆棧中元素個數為:" << S.Size() << endl;
}
template <class T> void Stack_PrintStack(Stack<T>& S) {
	cout << "---------------------- Stack S --------------------" << endl;
	S.PrintStack();
}
template <class T> void Stack_ClearStack(Stack<T>& S) {
	S.Clear();
	cout << "成功清空！" << endl;
}
int main() {
	int n;
	cout << "輸入n,建立長度為n的鏈棧:";
	cin >> n;
	Stack<int> S(n);
	cout << "輸入n個元素:" << endl;
	for (int i = 0; i < n; ++i) {
		int data;
		cin >> data;
		S.Push(data);
	}
	cout << "1 入棧操作" << endl;
	cout << "2 出棧操作" << endl;
	cout << "3 取棧頂元素" << endl;
	cout << "4 取堆棧元素個數" << endl;
	cout << "5 輸出棧中所有元素" << endl;
	cout << "6 清空棧中所有元素" << endl;
	cout << "7 結束" << endl;
	while (1) {
		int choice;
		cout << "菜單選擇:";
		cin >> choice;
		getchar();
		switch (choice) {
			case 1: Stack_Push(S); break;
			case 2: Stack_Pop(S); break;
			case 3: Stack_Top(S); break;
			case 4: Stack_Size(S); break;
			case 5: Stack_PrintStack(S); break;
			case 6: Stack_ClearStack(S); break;
			case 7: break;
			default: cout << "輸入錯誤，請重新輸入";
		}
		if (choice == 7)
			exit(0);
		cout << "按回車鍵繼續…" << endl;
		getchar();
	};
	return 0;
}
載入中......
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