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做紧固件上什么网站哪有免费的网站建设模板

wzjs 2025/9/12 12:18:17

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顺序栈详细介绍

定义与特点

顺序栈（Sequential Stack）是一种基于数组实现的栈结构，利用数组的连续内存空间存储元素，遵循后进先出（LIFO）原则。其核心特点包括：

固定或动态容量：初始化时可指定最大容量（静态），或动态扩容（需额外实现）。
高效访问：通过索引直接操作栈顶，时间复杂度为 O(1)。
内存紧凑：元素连续存储，无额外指针开销。

程序结构

头文件 stack.h
- 定义 stack 类，包含私有成员：
  - int *m_stack：动态数组实现的栈。
  - int topIndex：栈顶索引（初始化为 -1，表示空栈）。
  - int m_maxsize：栈的最大容量。
- 公有成员函数包括构造函数、析构函数及栈的基本操作（入栈、出栈、查看栈顶等）。
实现文件 stack.cpp
- 实现 stack 类的成员函数：
  - 构造函数：根据用户输入的容量动态分配内存。
  - 析构函数：释放动态数组内存。
  - 核心操作：push（入栈）、pop（出栈）、peek（查看栈顶）、isempty/isfull（栈状态检查）等。
- 主函数：提供交互式菜单，支持用户通过命令行操作栈。

核心功能实现

构造函数与析构函数

stack::stack(int size) {m_maxsize = size;m_stack = new int[m_maxsize]; // 动态分配内存
}stack::~stack() {delete[] m_stack; // 释放内存
}

入栈 (`push`)

检查栈是否已满，未满则将元素添加到栈顶，并更新 topIndex。

void stack::push(int element) {if (isfull()) {cout << "栈容量已满！";return;}m_stack[++topIndex] = element; // 先增索引，再赋值
}

出栈 (`pop`)

检查栈是否为空，未空则移动栈顶指针 topIndex--（逻辑删除）。

void stack::pop() {if (isempty()) {cout << "栈空" << endl;return;}topIndex--; // 仅移动指针，不实际删除数据
}

查看栈顶 (`peek`)

void stack::peek() const {cout << "当前栈顶元素：" << m_stack[topIndex] << endl;
}

辅助功能
- isempty()：通过 topIndex == -1 判断栈空。
- isfull()：通过 topIndex == m_maxsize - 1 判断栈满。
- size()：返回 topIndex + 1（当前元素数量）。
- getElement()：遍历栈并打印所有元素。

主函数交互逻辑

用户输入栈的最大容量后，进入循环菜单，支持以下操作：
- 1.入栈：输入数字并压入栈。
- 2.出栈：弹出栈顶元素。
- 3.查看栈顶：显示栈顶元素。
- 4-7：检查栈状态、元素数量或输出全部元素。
- 8.退出：结束程序。

STL对顺序栈的支持

在C++标准模板库（STL）中，虽然没有直接名为“顺序栈”的独立容器，但可以通过std::stack适配器结合顺序容器（如std::vector或std::deque）来实现顺序栈的功能。以下是具体说明：

1. STL中的栈实现：`std::stack`

std::stack是一个容器适配器（Container Adapter），它基于其他底层容器（如std::vector、std::deque或std::list）实现栈的后进先出（LIFO）特性。默认情况下，std::stack使用std::deque作为底层容器，但可以显式指定为std::vector以实现顺序存储。

定义与初始化

#include <stack>
#include <vector>// 默认使用 deque
std::stack<int> stack_default; // 显式指定 vector 作为底层容器（实现顺序栈）
std::stack<int, std::vector<int>> stack_vector;

2. 顺序栈的实现原理

若需严格实现顺序栈（基于连续内存的数组），可将std::vector指定为std::stack的底层容器：

底层存储：std::vector通过动态数组实现，内存连续，支持随机访问。
操作效率：
- push()：在尾部插入，时间复杂度 O(1)（摊还）。
- pop()：在尾部删除，时间复杂度 O(1)。
- top()：直接访问尾部元素，时间复杂度 O(1)。

示例代码

#include <iostream>
#include <stack>
#include <vector>int main() {std::stack<int, std::vector<int>> seq_stack;// 入栈seq_stack.push(10);seq_stack.push(20);seq_stack.push(30);// 查看栈顶std::cout << "栈顶元素: " << seq_stack.top() << std::endl; // 输出 30// 出栈seq_stack.pop();std::cout << "出栈后栈顶元素: " << seq_stack.top() << std::endl; // 输出 20// 检查栈是否为空std::cout << "栈是否为空: " << (seq_stack.empty() ? "是" : "否") << std::endl; // 输出 "否"// 栈内元素数量std::cout << "栈大小: " << seq_stack.size() << std::endl; // 输出 2return 0;
}

3. 为什么默认使用`std::deque`？

STL默认选择std::deque作为std::stack的底层容器，原因包括：

平衡的性能：std::deque在头部和尾部插入/删除的时间复杂度均为 O(1)。
内存管理：std::deque由多个固定大小的块组成，避免std::vector扩容时的整体拷贝开销。
安全性：std::deque不会因元素插入导致迭代器失效（与std::vector不同）。

但对于严格的顺序栈需求，std::vector是更合适的选择，因为其内存连续，访问局部性更好。

4. 顺序栈的核心操作与STL对比

操作	自定义顺序栈（基于数组）	STL `std::stack`（基于`std::vector`）
入栈	`push()`，需检查栈满并扩容	`push()`，自动处理扩容
出栈	`pop()`，仅移动指针	`pop()`，直接删除尾部元素
查看栈顶	`peek()`，返回`m_stack[topIndex]`	`top()`，返回`vector.back()`
栈空检查	`topIndex == -1`	`empty()`
动态扩容	需手动实现（如翻倍容量）	自动扩容（`vector`的`push_back()`机制）