Опубликован: 16.09.2005 | Уровень: для всех | Доступ: свободно | ВУЗ: Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова
Лекция 11:
Структуры данных: общее понятие, реализация. Простейшие структуры данных: очередь, стек. Использование стека и обратная польская запись
Реализация стека на языке Си
Реализуем стек вещественных чисел. Ниже мы используем эту реализацию как составную часть проекта Стековый калькулятор (см. раздел 4.4.2).
Реализация включает два файла: "streal.h", в котором описывается интерфейс исполнителя "Стек", и "streal.cpp", реализующий функции работы со стеком. Слово real обозначает вещественное число.
Используется первый вариант реализации стека на базе массива, описанный в предыдущем разделе: стек растет в сторону увеличения индексов массива. Пространство под массив элементов стека захватывается в динамической памяти в момент инициализации стека. Функции инициализации st_init передается размер массива, т.е. максимально возможное число элементов в стеке. Для завершения работы стека нужно вызвать функцию st_terminate, которая освобождает захваченную в st_init память. Ниже приведено содержимое файла "streal.h", описывающего интерфейс стека.
// Файл "streal.h"
// Стек вещественных чисел, интерфейс
//
#ifndef ST_REAL_H
#define ST_REAL_H
// Прототипы функций, реализующих предписания стека:
void st_init(int maxSize); // Начать работу (вх: цел
// макс. размер стека)
void st_terminate(); // Закончить работу
void st_push(double x); // Добавить эл-т (вх: вещ x)
double st_pop(); // Взять элемент: вещ
double st_top(); // Вершина стека: вещ
int st_size(); // Текущий размер стека: цел
bool st_empty(); // Стек пуст? : лог
int st_maxSize(); // Макс. размер стека: цел
bool st_freeSpace(); // Есть свободное место? : лог
void st_clear(); // Удалить все элементы
double st_elementAt(int i); // Элемент стека на
// глубине (вх: i): вещ
#endif
// Конец файла "streal.h"Отметим, что директивы условной трансляции
#ifndef ST_REAL_H #define ST_REAL_H . . . #endif
используются для предотвращения повторного включения h-файла: при первом включении файла определяется переменная препроцессора ST_REAL_H, а директива " #ifndef ST_REAL_H " подключает текст, только если эта переменная не определена. Такой трюк используется практически во всех h-файлах. Нужен он потому, что одни h-файлы могут подключать другие, и без этого механизма избежать повторного включения одного и того же файла трудно.
Файл "streal.cpp" описывает общие статические переменные, над которыми работают функции, соответствующие предписаниям стека, и реализует эти функции.
// Файл "streal.cpp"
// Стек вещественных чисел, реализация
//
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include "streal.h" // Подключить описания функций стека
// Общие переменные для функций, реализующих
// предписания стека:
static double *elements = 0; // Указатель на массив эл-тов
// стека в дин. памяти
static int max_size = 0; // Размер массива
static int sp = (-1); // Индекс вершины стека
// Предписания стека:
void st_init(int maxSize) { // Начать работу (вх:
// макс. размер стека)
assert(elements == 0);
max_size = maxSize;
elements = (double *) malloc(
max_size * sizeof(double)
);
sp = (-1);
}
void st_terminate() { // Закончить работу
if (elements != 0) {
free(elements);
}
}
void st_push(double x) { // Добавить эл-т (вх: вещ x)
assert( // утв:
elements != 0 && // стек начал работу и
sp < max_size-1 // есть своб. место
);
++sp;
elements[sp] = x;
}
double st_pop() { // Взять элемент: вещ
assert(sp >= 0); // утв: стек не пуст
--sp; // элемент удаляется из стека
return elements[sp + 1];
}
double st_top() { // Вершина стека: вещ
assert(sp >= 0); // утв: стек не пуст
return elements[sp];
}
int st_size() { // Текущий размер стека: цел
return (sp + 1);
}
bool st_empty() { // Стек пуст? : лог
return (sp < 0);
}
int st_maxSize() { // Макс. размер стека: цел
return max_size;
}
bool st_freeSpace() { // Есть своб. место? : лог
return (sp < max_size - 1);
}
void st_clear() { // Удалить все элементы
sp = (-1);
}
double st_elementAt(int i) { // Элемент стека на
// глубине (вх: i): вещ
assert( // утв:
elements != 0 && // стек начал работу и
0 <= i && i < st_size() // 0 <= i < размер стека
);
return elements[sp - i];
}
// Конец файла "streal.cpp"
