如何用C语言、Python实现栈及典型应用

前言

是什么,你可以理解为一种先入后出的数据结构First In Last Out),一种操作受限的线性表...

C实现

借助与C语言中的void指针及函数指针,我们可以实现一个链式通用栈:

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/* stack.h */

#ifndef _STACK_H_

#define _STACK_H_

typedef struct stackNode {

void *value;

struct stackNode *next;

} stackNode;

typedef struct stack {

stackNode *top;

void (*free)(void *ptr);

unsigned long size;

} stack;

/* Functions implemented as macros */

#define stackTop(s) ((s)->top)

#define stackSize(s) ((s)->size)

#define stackSetFreeMethod(s, m) ((s)->free = (m))

#define stackGetFreeMethod(s) ((s)->free)

stack *stackCreate(void);

stack *stackPush(stack *stack, void *value);

stackNode *stackPop(stack *stack);

void stackClear(stack *stack);

#endif /* _STACK_H_ */

/* stack.c */

#include <stdlib.h>

#include "stack.h"

stack *stackCreate(void)

{

struct stack *stack;

if ((stack = (struct stack *)malloc(sizeof(struct stack))) == NULL)

return NULL;

stack->top = NULL;

stack->free = NULL;

stack->size = 0;

return stack;

}

stack *stackPush(stack *stack, void *value)

{

stackNode *node;

if ((node = (stackNode *)malloc(sizeof(stackNode))) == NULL)

return NULL;

node->value = value;

node->next = (stack->size == 0) ? NULL : stack->top;

stack->top = node;

stack->size++;

return stack;

}

stackNode *stackPop(stack *stack)

{

stackNode *node;

node = stack->top;

if (stack->size != 0) {

stack->top = node->next;

stack->size--;

}

return node;

}

void stackClear(stack *stack)

{

unsigned long size;

stackNode *current, *next;

current = stack->top;

size = stack->size;

while (size--) {

next = current->next;

if (stack->free) stack->free(current->value);

free(current);

current = next;

}

free(stack);

}

这里的实现附设了一个头节点,主要用于注册与栈节点操作相关的函数。我们把栈的大小信息也存了进去,这样就可以在O(1)的时间内获取当前栈大小了!

Python实现

在Python中,list其实可以直接作为栈使用,如果你只在它的一端进行操作的话。当然我们也可以简单封装一下:

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class Stack(object):

"""A stack encapsulation based on list."""

def __init__(self):

self.items = []

def empty(self):

return self.items == []

def clear(self):

del self.items[:]

@property

def size(self):

return len(self.items)

def push(self, item):

"""Add a new item to the top of the stack."""

self.items.insert(0, item)

def pop(self):

"""Remove the top item from the stack."""

return self.items.pop(0)

def top(self):

"""Return the top item from the stack but not

remove it.

"""

return self.items[0]

def __iter__(self):

return iter(self.items)

def __next__(self):

return self.pop()

应用

下面介绍几个栈的典型应用。

括号匹配

给你一个算术表达式或者一段C代码,如何写一个程序验证它其中的括号是否匹配?借助栈,可以很容易实现。算法流程如下:

遍历字符:

1.如果是左括号,push入栈;

2. 如果是右括号,这时候如果栈为空,说明不匹配,如果栈不为空并且pop出栈的左括号与右括号类型不一样,说明不匹配;

遍历结束后,如果栈不为空,说明不匹配。

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def check_pares(exp):

"""Check if parentheses match in a expression."""

stack = Stack()

pares = {')': '(', ']': '[', '}': '{'}

for x in exp:

if x in '([{':

stack.push(x)

elif x in ')]}':

if stack.empty() or pares[x] != stack.pop():

return False

return True if stack.empty() else False

数制转换

以十进制转二进制为例:

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def dec2bin(dec):

"""Converting decimal number to binary string."""

if dec == 0:

return '0'

stack = Stack()

while dec:

r = dec % 2

stack.push(r)

dec = dec // 2

return ''.join(str(digit) for digit in stack)

模拟递归

遍历二叉树算是经典的递归应用了。我们以先序遍历为例,递归版本的代码很容易写:

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def preorder_traversal(root):

"""

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/ \ \

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"""

if not root:

return

print(root.val)

preorder_traversal(root.lchild)

preorder_traversal(root.rchild)

下面是非递归的版本:

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def preorder_traversal(root)

s = Stack()

while s.size or root:

if root:

print(root.val)

s.push(root)

root = root.lchild

else:

root = s.pop().rchild

总结

以上就是如何用C语言和Python实现栈及典型应用的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家继续支持服务器之家。

本文链接:https://my.lmcjl.com/post/8293.html

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