实现数据结构中的栈---后进先出LIFO

栈是什么？如果用生活中最常见的例子，我想到是书本的放置（当然这是部分人喜欢的做法）。但是给人的感觉是非常直接的，书本整齐跨一叠在一起，放在最上面的那本最先拿走，放在最底下那本书就最后拿走，形象吧，生活中有很多后进先出的栗子，就不一一说明了，用图来说明应该很好理解。

放在最上面的那本书的位置叫栈顶，栈顶是可变的，比如说你拿走了西游记，那么栈顶就是红楼梦得位置。相对应的栈底是不可操作的一端。
栈是一种特殊的线性表，特殊之处在于只能在一端对其进行操作，把元素放到栈中，这操作叫压栈(push)，压栈之后，栈顶指针就向上移动。把元素从栈顶弹出，这叫出栈(pop)，出栈后栈顶指针向下移动。访问栈只能从栈顶元素进行。栈是很重要的数据结构，在很多算法都有应用，比如图的深度优先遍历算法(DFS)，Dijkstra算法的中转站。

栈的实现分为两种，一是顺序栈，用数组来实现，二是链式栈，用指针将结点串联起来，与链表相似，但仅能在栈顶进行操作。

先实现简单的顺序栈，顺序栈简直不要太简单，上代码：

#ifndef STATICSTACK_H
#define STATICSTACK_Htemplate <typename T, int N>
class StaticStack
{protected:T array[N];   // 使用模板参数决定栈的大小int m_top;   // 使用整型作为标记，相当于栈顶指针int m_size;   // 栈中数据元素的个数
public:StaticStack()    // 初始化操作得做一下{m_top = -1;m_size = 0;}bool push(const T& obj)   // 压栈操作，就是往数组增加一个元素{bool ret = m_size < N;   // 满了就没办法了if( ret ){array[++m_top] = obj;++m_size;}return ret;}bool pop()  // 出栈操作{bool ret = m_size > 0;if( ret ){--m_top;--m_size;}return ret;}T top()   // 获取栈顶元素{return array[m_top];}void clear() // 把栈清空{m_top = -1;m_size = 0;}int size() // 获取栈的大小{return m_size;}~StaticStack(){clear();}
};#endif

来用一下这个简单顺序栈。记住，后进先出！

#include <iostream>
#include "StaticStack.h"using namespace std;int main(int argc, const char* argv[])
{StaticStack<int, 10> stack;for(int i = 0; i < 10; ++ i){stack.push(i);}// 入栈的时候是 0123456789 的顺序for(int i = 0; i < 10; ++ i){cout << stack.top() << endl;stack.pop();}return 0;
}

输出正确。OK,顺序栈就可以跳过了，因为顺序栈的实现依赖于原生数组，所以在定义的时候必须给定大小，并且在使用的过程中不能动态改变其大小，这是顺序栈的一个缺点，另外，当顺序栈存放的元素是类类型，那么在定义顺序栈时就会自动调用类的构造函数，有多少个元素就会调用多少次，这样做显然会降低效率，所以顺序栈的使用相对较少。

现在重点来实现链式栈吧，有了顺序栈的基础，实现链式栈也相当容易。
直接上代码：

#ifndef LINKSTACK_H
#define LINKSTACK_Htemplate <typename T>
class LinkStack
{protected:struct Node{T data;Node* next;};mutable Node header;  // 使用头节点会方便各种操作int m_size;public:LinkStack(){header.next = NULL;m_size = 0;}bool push(const T& obj)   // 压栈操作{bool ret = true;   Node* n = new Node();if( n != NULL ){n->data = obj;Node* current = &header;  // 相当于链表的头插n->next = current->next;current->next = n;++m_size;}else{ret = false;}return ret;}bool pop()   // 出栈操作{bool ret = true;if( m_size > 0 ){Node* current = &header;  // 相当于链表的头删Node* todel = current->next;current->next = todel->next;--m_size;delete todel;}else{ret = false;}return ret;}T top() const   // 获取栈顶元素{Node* current = header->next;return current->data;}int size() const{return m_size;}void clear()    // 清空栈{while( m_size > 0 ){pop();}}~LinkStack(){clear();}
};#endif

仅仅是实现一个栈好像没有什么好玩的，顺序栈操作一个数组，链式就几个指针操作。现在用栈来实现一个扫描函数，将字符串中的左右符号进行匹配。举个栗子，“（ a { b c [ d < e " f ’ g’ " h > i ] j } k）”,这样一个看起来复杂l凌乱的字符串，怎么知道它的左右符号匹不匹配呢？人工智能嘛，人工来数一下不就可以了吗？Good idea！简单的数几分钟就应该知道结果了，要是一本书那么多的字符串怎么来数？当然是把工作交给计算机！写个程序来检查左右符号是否匹配不就得了。主要注意的地方是左符号、右符号以及引号的处理，其他字符直接忽略。知道重点了，实现就容易了，说干就干，动手！

#include <iostream>
#include "LinkStack.h"// 需要提前准备相应的辅助函数
bool is_Left(const char c)  // 判断是否为左符号
{return (c == '(') || (c == '{') || (c == '<') || (c == '[');
}bool is_Right(const char c)    // 判断是否为右符号
{   return (c == ')') || (c == '}') || (c == '>') || (c == ']');
}bool is_Quot(const char c) // 判断是否为引号
{return (c == '\'') || (c == '\"');
}bool is_Match(const char l,const char r)   // 进行匹配判断
{bool ret = ( (l == '(') && (r == ')') )   ||( (l == '{') && (r == '}') )   ||( (l == '[') && (r == ']') )   ||( (l == '<') && (r == '>') )   ||( (l == '\'') && (r == '\'') ) ||( (l == '\"') && (r == '\"') ) ;    return ret;
}bool scan_func(const char* str)    // 扫描字符串的函数
{bool ret = true;  int i = 0;str = str ? str : ""; // 参数合法性判断，如果参数为空，则用空字符串代替LinkStack<char> stack;    // 看着怎么使用栈吧while( ret && (str[i] != '\0') )  // 循环遍历字符串{                 // 如果有不匹配的字符就立即结束循环if( is_Left(str[i]) )        // 左符号，直接入栈{stack.push(str[i]);}else if( is_Right(str[i]) )  // 右符号，判断栈是否为空{              // 如果栈为空，结束循环if( (stack.size() > 0) && (is_Match(stack.top(), str[i])) )      {stack.pop();   // 栈不为空，且与栈顶元素能匹配，那就把栈顶中的左符号出栈}else{ret = false; }}else if( is_Quot(str[i]) )    // 引号判断{                // 如果栈为空或者与栈顶元素不匹配，入栈if( (stack.size() == 0) || (!is_Match(stack.top(), str[i])) ){stack.push(str[i]);}            // 与栈顶元素匹配，那就将栈顶的引号出栈else if( is_Match(stack.top(), str[i]) ){stack.pop();}}}return (ret && (stack.size() == 0) );
}int main(int argc, const char* argv[])
{const char* str1 = " < ( [ { 123 } ] ) > ";const char* str2 = " \" \' 123 \' \" ";const char* str3 = "< 123 ";cout << endl;cout << str1 << " result of match : " << ( scan_func(str1) ? " true " : " false " ) << endl;cout << endl;cout << str2 << " result of match : " << ( scan_func(str2) ? " true " : " false " ) << endl;cout << endl;cout << str3 << " result of match : " << ( scan_func(str3) ? " true " : " false " ) << endl;return 0;
}

看看输出结果，多easy，要是用人工的智能来数，得花点点点时间。

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