数据结构之栈（C语言版）

写在前面：

实验报告留念完全是因为都是大学期间辛辛苦苦做的，一下子删掉实在心痛，所以在简书保留下来。

值得一提的是本人数学系学生，所用程序语言多是matlab，少部分C语言和JAVA，并且水平一般。由于仅仅是实验报告的留念，有部分内容缺失实属正常~

如果有值得参考之处自然不错，若有错误也希望大家指出~

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实验要求

• 实现顺序栈的抽象数据类型
• 实现顺序栈的建立、销毁、取栈顶元素、压栈、弹栈的运算
• 给出表达式的括号匹配检测算法
• 创建运算符栈和运算数栈
• 实现有一定通用性的程序，实现一个四则运算表达式的求解

实验代码

• 实现顺序栈的抽象数据类型

typedef struct
{   SElemType *base;
    SElemType *top;
    int stacksize;
}SqStack;

• 实现顺序栈的建立、销毁、取栈顶元素、压栈、弹栈的运算

//建立
Status InitStack(SqStack &s)
{   
    s.base=(SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));
    if(!s.base) exit(overflow);
    s.top=s.base;
    s.stacksize=STACK_INIT_SIZE;
    return OK;
}
//销毁
void DestroyStack(SqStack &s)
{   
    free(s.base);
    cout<<"Success to destroy!";
}
//取栈顶元素
Status GetTop(SqStack s,SElemType e)
{
    if(s.top==s.base) return error;
    e=*(s.top-1);
    return OK;
}
//压栈
Status Push(SqStack &s,SElemType e)
{
    if(s.top-s.base>=s.stacksize)
    {
        s.base=(SElemType *)realloc(
            s.base,(s.stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(SElemType));
        if(!s.base)  exit(overflow);
        s.top=s.base+s.stacksize;
        s.stacksize+=STACKINCREMENT;
    }//end of if
    *s.top=e;
    s.top++;
    return OK;
}
//弹栈
Status Pop(SqStack &s,SElemType &e)
{
    if(s.top==s.base) return error;
    --s.top;
    e=*s.top;
    return OK;
}

• 给出表达式的括号匹配检测算法

Status matching(string exp)
{
    SqStack s;
    InitStack(s);
    SElemType e;
    int state=1,i=0,len;

    len=exp.length();
    while(i<len&&state==1)
        switch(exp[i])
    {
        case '(':
        case '[':
        case '{':
            {Push(s,exp[i]);i++;break;}
        case ')':
            {
                GetTop(s,e);
                if(!StackEmpty(s)&&e=='('){Pop(s,e);i++;}
                else state=0;
                break;
            }
        case ']':
            {
                GetTop(s,e);
                if(!StackEmpty(s)&&e=='['){Pop(s,e);i++;}
                else state=0;
                break;
            }
        case '}':
            {
                GetTop(s,e);
                if(!StackEmpty(s)&&e=='{'){Pop(s,e);i++;}
                else state=0;
                break;
            }
        default: i++;
    }//end of switch
    if(StackEmpty(s)&&!state) return OK;
    else  return error;
}

• 创建运算符栈和运算数栈

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <cstring>
#include <stack>
#include <cmath>
using namespace std;
stack<char> optr;    // 操作符栈
stack<double> opnd;  // 操作数栈

• 实现有一定通用性的程序，实现一个四则运算表达式的求解

/* 利用两个栈进行模拟计算 */
double Compute()
{
    stack<char> optr;    // 操作符栈
    stack<double> opnd;  // 操作数栈

    optr.push('#');
    int len = strlen(s);
    bool is_minus = true;  // 判断'-'是减号还是负号

    for (g_pos = 0; g_pos < len;)
    {
        //1. 负号  
        if (s[g_pos] == '-' && is_minus)  // 是负号
        {
            opnd.push(0);
            optr.push('-');
            g_pos++;
        }
        //2. 是右括号 ) 
        else if (s[g_pos] == ')')
        {
            is_minus = false;
            g_pos++;

            while (optr.top() != '(')
            {
                double a2 = opnd.top();
                opnd.pop();
                double a1 = opnd.top();
                opnd.pop();
                char op = optr.top();
                optr.pop();

                double result = Operate(a1, op, a2);
                opnd.push(result);
            }

            optr.pop();  // 删除'('  
        }
        //3. 数字  
        else if (s[g_pos] >= '0' && s[g_pos] <= '9')
        {
            is_minus = false;
            opnd.push(Translation(g_pos));
        }
        //4. ( 左括号  
        else if (s[g_pos] == '(')
        {
            is_minus = true;
            optr.push(s[g_pos]);
            g_pos++;
        }
        //5. + - * / 四种  
        else
        {
            while (GetLevel(s[g_pos]) <= GetLevel(optr.top()))
            {
                double a2 = opnd.top();
                opnd.pop();
                double a1 = opnd.top();
                opnd.pop();
                char op = optr.top();
                optr.pop();

                double result = Operate(a1, op, a2);
                opnd.push(result);
            }

            optr.push(s[g_pos]);
            g_pos++;
        }
    }

    while (optr.top() != '#')
    {
        double a2 = opnd.top();
        opnd.pop();
        double a1 = opnd.top();
        opnd.pop();
        char op = optr.top();
        optr.pop();

        double result = Operate(a1, op, a2);
        opnd.push(result);
    }

    return opnd.top();
}

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