C语言栈的学习

叁歲伎倆 2022-06-01 03:46 267阅读 0赞

上一节中我们学习了队列，它是一种先进先出的数据结构。还有一种是后进先出的数据结构它叫做栈。栈限定只能在一端进行插入和删除操作。比如说有一个小桶，小桶的直径只能放一个小球，我们现在向小桶内依次放入2号、1号、3号小球。假如你现在需要拿出2号小球，那就必须先将3号小球拿出，再拿出1号小球，最后才能将2号小球拿出来。在刚才取小球的过程中，我们最先放进去的小球最后才能拿出来，而最后放进去的小球却可以最先拿出来。这就是后进先出，也可以称为先进后出。

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我们生活中还有很多这样的例子，比如我们在吃桶装薯片的时候，要想吃掉最后一片，就必须把前面的全部吃完（貌似现在的桶装薯片为了减少分量，在桶里面增加了一个透明的抽屉）；再比如我们浏览网页时候需要退回到之前的某个网页，我们需要一步步的点击后退键。还有手-枪的弹夹，在装子弹的时候，最后装的一发子弹，是被第一个打出去的。栈的实现也很简单，只需要一个一维数组和一个指向栈顶的变量top就可以了。我们通过变量top来对栈进行插入和删除操作。

这种特殊的数据结构栈究竟有哪些作用呢？我们来看一个例子。“xyzyx”是一个回文字符串，所谓回文字符串就是指正读反读均相同的字符序列，如“席主席”、“记书记”、“aha”和“ahaha”均是回文，但“ahah”不是回文。通过栈这个数据结构我们将很容易判断一个字符串是否为回文。

首先我们需要读取这行字符串，并求出这个字符串的长度。

char a[101]; //101是一个估算值，只需比待读入的字符串长度大即可
    int len;
    gets(a);
    len=strlen(a);

如果一个字符串是回文的话，那么它必须是中间对称，我们需要求这个字符串的 中点，即：

mid=len/2-1;

接下来就轮到栈出场了。

我们先将mid之前的部分的字符全部入栈。因为这里的栈是用来存储字符的，所以这里用来实现栈的数组类型是字符数组即char s\[101\]; 初始化栈很简单，top=0;就可以了。入栈的操作是top++;s\[top\]=x; （假设需要入栈的字符存储暂存在字符变量x中）其实可以简写为s\[++top\]=x;

现在我们就来将mid之前的字符依次全部入栈。这里循环要0开始，因为刚才读取字符串使用了gets()函数，读取的第一个字符存储在s\[0\]中，随后一个字符存储在s\[len-1\]中。

for(i=0;i<=mid;i++)
    {
        s[++top]=a[i];
    }

接下来进入判断回文的关键步骤。将当前栈中的字符依次出栈，看看是否能与mid之后的字符一一匹配，如果都能匹配则说明这个字符串是回文字符串，否则这个字符串就不是回文字符串。

for(i=mid+1;i<=len-1;i++) //其实这里并不一定是mid+1，需要讨论字符串长度的奇偶性
    {
        if (a[i]!=s[top])
        {
              break;
        }
        top--;
    }
    if(top==0)
        printf("YES");
    else
        printf("NO");

最后如果top的值为0，就说明栈内所有的字符都被一一匹配了，那么这个字符串就是回文字符串。完整的代码如下。

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    int main()
    {
        char a[101],s[101];
        int i,len,mid,next,top;
       
        gets(a); //读入一行字符串
        len=strlen(a); //求字符串的长度
        mid=len/2-1; //求字符串的中点
       
        top=0;//栈的初始化
        //将mid前的字符依次入栈
        for(i=0;i<=mid;i++)
            s[++top]=a[i];
       
        //判断字符串的长度的是奇数还是偶数，并找出需要进行字符匹配的起始下标   
        if(len%2==0)
            next=mid+1;
        else
            next=mid+2;
                      
        //开始匹配
        for(i=next;i<=len-1;i++)
        {
            if(a[i]!=s[top])
                break;
            top--;
        }
       
        //如果top的值为0，则说明栈内的所有的字符都被一一匹配了
        if(top==0)
            printf("YES");
        else
            printf("NO");
    
        getchar();getchar();
        return 0;
    }

可以输入以下数据进行验证

ahaha

运行结果是

YES

栈还可以用来进行验证括号的匹配。比如输入一行只包含“()\[\]\{\}”的字符串，形如“(\[\{\}()\])”或者“\{()\[\]\{\}\}”请判断是否可以正确匹配。显然上面两个例子都是可以正确匹配的。“(\[)\]”是不能匹配的。有兴趣的同学可以自己动手来试一试。

堆栈最早由Alan M. Turing（艾伦·图灵）于1946年提出，当时为了解决子程序的调用和返回。艾伦·图灵这个大帅哥可是个大牛人，图灵奖就是以他的名字命名的。如果你对他感兴趣不妨去读一读他的传记《艾伦•图灵传：如谜的解谜者》。

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