Реферат: Динамические структуры данных стеки

Динамические структуры данных: стеки

Стек — динамическая структура данных, представляющая из себя упорядоченный набор элементов, в которой добавление новых элементов и удаление существующих производится с одного конца, называемого вершиной стека.

По определению, элементы извлекаются из стека в порядке, обратном их добавлению в эту структуру, т.е. действует принцип "последний пришёл — первый ушёл".

Наиболее наглядным примером организации стека служит детская пирамидка, где добавление и снятие колец осуществляется как раз согласно определению стека.

Стек можно организовать на базе любой структуры данных, где возможно хранение нескольких однотипных элементов и где можно реализовать определение стека: линейный массив, типизированный файл, однонаправленный или двунаправленный список. В нашем случае наиболее подходящим для реализации стека является однонаправленный список, причём в качестве вершины стека выберем начало этого списка.

Выделим типовые операции над стеком и его элементами:

добавление элемента в стек;

удаление элемента из стека;

проверка, пуст ли стек;

просмотр элемента в вершине стека без удаления;

очистка стека.

Реализуем эти операции, используя разработанный ранее модуль для однонаправленных списков (см. материал "Динамические структуры данных: списки").

{ Turbo Pascal, файл STACK.PAS }

Unit Stack;

Interface

Uses Spisok;

Procedure V_Stack(Var Versh : U; X : BT);

Procedure Iz_Stack(Var Versh : U; Var X : BT);

Function Pust(Versh : U) : Boolean;

Function V_Vershine(Versh : U) : BT;

Procedure Ochistka(Var Versh : U);

Implementation

Procedure V_Stack;

Begin

V_Nachalo(Versh, X)

End;

Procedure Iz_Stack;

Begin

Iz_Nachala(Versh, X)

End;

Function Pust;

Begin

Pust := Versh = Nil

End;

Function V_Vershine;

Begin

V_Vershine := Versh^.Inf

End;

Procedure Ochistka;

Begin

Spisok.Ochistka(Versh)

End;

Begin

End.

/* C++, файл STACK.CPP */

#include "SPIS.CPP"

Zveno *V_Stack(Zveno *Versh, BT X)

{

return V_Nachalo(Versh, X);

}

Zveno *Iz_Stack(Zveno *Versh)

{

return Iz_Nachala(Versh);

}

int SPust(Zveno *Versh)

{

return !Versh;

}

BT V_Vershine(Zveno *Versh)

{

return Versh->Inf;

}

Zveno *Chistka(Zveno *Versh)

{

while (!Pust(Versh)) Versh=Iz_Stack(Versh);

return Versh;

}

Используя разработанные здесь библиотеки, решим задачу.

Пример. Написать программу, которая вычисляет как целое число значение выражений (без переменных), записаных (без ошибок) в постфиксной форме в текстовом файле. Каждая строка файла содержит ровно одно выражение.

Алгоритм решения. Выражение просматривается слева направо. Если встречается число, то его значение (как целое) заносится в стек, а если встечается знак операции, то из стека извлекаются два последних элемента (это операнды данной операции), над ними выполняется операция и ее результат записывается в стек. В конце в стеке остается только одно число — значение всего выражения.

{ Turbo Pascal, файл ST2.PAS }

Program St2;

Uses Spisok, Stack;

Const Znak = ['+', '-', '*', '/'];

Var S, S1 : String;

T : Text;

I, N : Byte;

X, Y : BT; Code : Integer;

NS : U;

Begin

Write('Введитеимяфайла: '); ReadLn(S1);

Assign(T, S1); ReSet(T);

NS := Nil;

While Not Eof(T) Do

Begin

ReadLn(T, S); I := 1;

While I <= Length(S) Do

Begin

If S[I] In ['0'..'9']

Then

Begin

N := I;

While S[I] In ['0'..'9'] Do

I := I + 1;

Val(Copy(S, N, I - N), X, Code);

V_Stack(NS, X);

End

Else

If S[I] In Znak

Then

Begin

Iz_Stack(NS, X);

Iz_Stack(NS, Y);

Case S[I] Of

'+' : X := X + Y;

'-' : X := Y - X;

'*' : X := X * Y;

'/' : X := Y Div X

End;

V_Stack(NS, X)

End;

I := I + 1

End;

Iz_Stack(NS, X);

WriteLn(S, ' = ', X);

End

End.

/* C++, файл ST2.CPP */

#include "STACK.CPP"

#include < string.h >

#include < stdio.h >

void main(void)

{

char S[255];

FILE *T;

int I; BT X, Y;

Zveno *NS;

clrscr();

cout << "Введите имя файла: "; cin >> S;

T=fopen(S, "r");

NS = NULL;

while (!feof(T))

{

fgets(S, 255, T);

I = 0;

while (I <= strlen(S)-1)

{

if (S[I]>='0'&&S[I]<='9')

{

X=0;

while(S[I]>='0'&&S[I]<='9') {X=X*10+(S[I]-'0'); I++;}

NS=V_Stack(NS, X);

}

else

if (S[I]=='+'||S[I]=='-'||S[I]=='/'||S[I]=='*')

{

X=V_Vershine(NS);

NS=Iz_Stack(NS);

Y=V_Vershine(NS);

NS=Iz_Stack(NS);

switch (S[I]) {

case '+' : X += Y; break;

case '-' : X = Y - X; break;

case '*' : X *= Y; break;

case '/' : X = Y / X; break;}

NS=V_Stack(NS, X);

}

I++;

}

X=V_Vershine(NS);

NS=Iz_Stack(NS);

cout << S << " => " << X << "\n";}

}

Контрольные вопросы и задания

Какую структуру данных называют стеком?

На базе каких структур может быть организован стек?

Приведите из жизни примеры организации чего-либо по принципу стека.

Используя стек, напечатайте символы данной строки в обратном порядке.