数据结构在计算机编程中扮演着越来越重要的角色。在众多数据结构中,栈作为一种后进先出(LIFO)的抽象数据类型,在计算机程序设计、算法实现等领域具有广泛的应用。本文以C语言为例,深入解析顺序栈的原理、应用及优化策略,以期为读者提供有益的参考。
一、顺序栈的原理
1. 定义
顺序栈是一种采用顺序存储结构实现的栈。它使用一段连续的存储空间来存储栈中的元素,栈顶元素位于存储空间的低端,栈底元素位于高端。
2. 数据结构
顺序栈的数据结构如下:
```c
typedef struct {
int base; // 栈底指针
int top; // 栈顶指针
int stackSize; // 栈的最大容量
} SeqStack;
```
3. 基本操作
(1)初始化:创建一个顺序栈,并设置栈底指针、栈顶指针和栈的最大容量。
```c
void InitStack(SeqStack s, int size) {
s->base = (int )malloc(sizeof(int) size);
if (!s->base) {
exit(1);
}
s->top = -1;
s->stackSize = size;
}
```
(2)入栈:将元素插入栈顶。
```c
void Push(SeqStack s, int elem) {
if (s->top == s->stackSize - 1) {
return; // 栈满
}
s->top++;
s->base[s->top] = elem;
}
```
(3)出栈:移除栈顶元素。
```c
int Pop(SeqStack s) {
if (s->top == -1) {
return 0; // 栈空
}
int elem = s->base[s->top];
s->top--;
return elem;
}
```
(4)读取栈顶元素:返回栈顶元素,但不移除。
```c
int GetTop(SeqStack s) {
if (s->top == -1) {
return 0; // 栈空
}
return s->base[s->top];
}
```
二、顺序栈的应用
1. 括号匹配
在编写代码时,需要确保括号匹配。顺序栈可以用来检查括号是否匹配,实现如下:
```c
include
include
bool IsMatch(char str) {
SeqStack s;
InitStack(&s, 100);
while (str) {
if (str == '(' || str == '{' || str == '[') {
Push(&s, str);
} else if (str == ')' || str == '}' || str == ']') {
if (GetTop(&s) == 0) {
return false;
}
Pop(&s);
}
str++;
}
return s.top == -1;
}
int main() {
char str[] = \