《数据结构与算法设计》实验报告书之栈的存储结构定义及基本操作

实验项目
栈的存储结构定义及基本操作
实验目的
. 掌握栈的逻辑特征
. 掌握栈顺序存储结构的特点，熟练掌握顺序栈的基本运算
. 熟练掌握栈的链式存储结构定义及基本操作
. 加深对顺序存储数据结构的理解和链式存储数据结构的理解，逐步培养解决实际问题的编程能力
实验内容
（一）基本实验内容：
1)问题描述：
假设以键盘输入的方式输入一个正整数序列：比如x1, x2, x3，…，xn,要求算法实现：当ai≠0时，将ai进栈；当ai=0时，输出栈顶元素并出栈。用栈结构存储所输入的整数序列，并且要求算法的健壮性及能够应对异常情况（如果是顺序要判断栈满栈空，如果是链式栈要判断栈空等）并给出相应的提示系统信息。
试编程实现该程序。
① 输入的形式和输入值的范围：需要用户以键盘输入的方式输入一个正整数序列
② 输出的形式：通过运行程序后将最后的正整数序列输出。
③ 程序所能达到的功能：通过对栈的使用完成对正整数序列输出
④ 测试数据：13个元素 1203405607809
输出为：13579
（二）实现要求：

编写函数，实现栈的初始化、入栈、出栈、判断栈空操作。不限顺序栈或者链栈
编写函数，实现正整数序列输出的操作。
编写一个主函数，在主函数中设计一个简单的菜单，分别调试上述算法。
请遵循“清晰第一，效率第二”的良好编程风格，给与必要的注释说明。

算法设计分析

（一）数据结构的定义
顺序栈,即栈的顺序存储结构,是利用一组地址连续的存储单元依次存放自栈底到栈顶的数据元素,同时附设指针top指示栈顶元素在顺序栈中的位置。为了能实现实验内容的要求，所以先实现栈的初始化、入栈、出栈、判断栈空操作，并且要求算法的健壮性。在后面使用行编辑函数的时候便于调用，以便更好地实现行编辑的功能。
顺序表存储结构定义为：
/定义顺序栈/
#define maxsize 50
typedef struct
{
int stack[maxsize];
int top;
} seqlist;
（二）总体设计
实验总共包括九个函数：主函数，初始化顺序栈函数，顺序栈栈长函数，入栈函数，打印顺序栈函数，出栈函数，逆序输出函数，行编辑1.0函数（实验要求），行编辑2.0函数（附加题要求）。
主函数：统筹调用各个函数以实现相应功能
Int main()
初始化顺序栈函数：将顺序栈的top初始化为-1
Void seqinit ()
顺序栈栈长函数：返回顺序栈的长度
Int listlength()
入栈函数：将输入的数据传入顺序栈中
Void seqbulid()
打印顺序栈函数：将顺序栈数据打印出来
Void seqprinter ()
出栈函数：实现顺序栈种单个元素的弹出
Void seqdelete ()
逆序打印函数：实现顺序栈的逆序打印
void seqsetter()
行编辑1.0函数（实验要求）
int seqlocate1()
行编辑2.0函数（附加题要求）
int seqlocate2()
（三）各函数的详细设计：
主函数main()
主要就是进行功能的实现。

初始化顺序栈函数seqinit ()
简单的对顺序栈的top进行初始化为-1，不然程序会报错。

顺序栈栈长函数listlength()
直接返回顺序栈的长度l->top+1。

顺序栈入栈函数seqbulid()
实行顺序栈的创建，把输入的数据一个一个存进开辟好空间的顺序栈中，并且顺序栈的top进行加加。

打印顺序栈函数seqprinter ()
就是直接将顺序栈打印出来，不过要注意换行

打印顺序栈函数seqsetter()
就是直接将顺序栈逆序的打印出来，不过要注意换行

顺序栈出栈函数seqdelete ()
元素的出栈，因为是栈，遵循着先进后出的原则，所以栈的出栈就显得比较简单了，直接把最后一个元素弹出即可，先用一个变量保留弹出的元素，之后top–，把弹出的元素return就好了。

行编辑1.0函数（实验要求）
实现以键盘输入的方式输入一个正整数序列：比如x1, x2, x3，…，xn,要求算法实现：当ai≠0时，将ai进栈；当ai=0时，输出栈顶元素并出栈。用栈结构存储所输入的整数序列，并且要求算法的健壮性及能够应对异常情况（如果是顺序要判断栈满栈空，如果是链式栈要判断栈空等）并给出相应的提示系统信息。

行编辑2.0函数（附加题要求）
实现以键盘输入的方式输入一个正整数序列：比如x1, x2, x3，…，xn,要求算法实现：当ai≠0时，将ai进栈；当ai=0时，前一个数字加1。用栈结构存储所输入的整数序列，并且要求算法的健壮性及能够应对异常情况（如果是顺序要判断栈满栈空，如果是链式栈要判断栈空等）并给出相应的提示系统信息。
实验测试结果
在这里插入图片描述

实验总结：（100字到200字）
此部分附上主要程序代码和相关的注释说明、调试数据及过程、问题及解决办法。（最重要）
（1）调试过程中主要遇到哪些问题？是如何解决的？
答：其实顺序栈的难度不大，遇见的问题只有一个，就是打印，因为打印是用while(l->top>=0)实现，里面的l->top–导致栈里面的数全部弹出，导致后面的实验无法进行，所以，转变一种方法，用for或者用一个变量来代替l->top使之减减，这样问题就解决了。
（2）经验和体会
答：还是那句老话，多敲代码自己练习，有时间把链式栈写一遍，增加自己对栈的理解能力。
附录实验程序代码(该部分请加注释)
/SeqList.h函数代码/

//#ifndef SEQLIST_H_INCLUDED
//#define SEQLIST_H_INCLUDED

/*定义顺序栈*/
#define maxsize 50
typedef struct
{
    int stack[maxsize];
    int top;//定义顺序栈的栈顶
} seqlist;

/*初始化顺序栈*/
void seqinit(seqlist *l)
{
    l->top=-1;//初始化栈顶为-1
}

/*顺序栈栈长函数listlength()*/
int listlength(seqlist *l)
{
    return l->top+1;//返回顺序栈的长度
}

/*入栈函数seqbulid()*/
int seqbulid(seqlist *l,int x)
{
	l->top++;
	if(l->top >= maxsize){//判断栈是否已满
        std::cout<<"该顺序栈已满！！"<<std::endl;
        return 0;
	}
    l->stack[l->top]=x;
    return 1;
}

/*打印顺序栈函数seqprinter ()*/
void seqprinter(seqlist *l)
{
    if(l->top < 0){//判断栈是否为空
        std::cout<<"该栈为空"<<std::endl;
        return ;
    }
	for(int i=0;i<=l->top;i++)
    {
        std::cout<<"  "<<l->stack[i];
    }
    std::cout<<"\n";
}

/*出栈函数seqdelete ()*/
int seqdelete(seqlist *l)
{
	int x;
	x = l->stack[l->top];//保留被弹出的元素
    l->top--;
    return x;
}

/*逆序输出*/
void seqsetter(seqlist *l)
{
if(l->top < 0){//判断栈是否为空
        std::cout<<"该栈为空"<<std::endl;
        return ;
    }
	for(int i=l->top;i>=0;i--)
    {
        std::cout<<"  "<<l->stack[i];
    }
    std::cout<<"\n";
}

/*行编辑函数1.0版本seqlocate ()*/
int seqlocate1(seqlist *l)
{
	l->top=-1;//清空之前的顺序栈
	std::cout<<"请输入行编辑之前的数据:"<<std::endl;
	int x;
	while(std::cin>>x && x >=0)
	{
		if(x == 0){//判断该元素是否为零，如为零，则将之前的数弹出
			seqdelete(l);
		}else{
			seqbulid(l,x);
		}
	}
	std::cout<<"行编辑之后的数据："<<std::endl;
	seqprinter(l);
	return 1;
}

/*行编辑函数2.0版本seqlocate ()*/
int seqlocate2(seqlist *l)
{
	l->top=-1;
	std::cout<<"请输入行编辑之前的数据:"<<std::endl;
	int x;
	while(std::cin>>x && x >=0)
	{
		if(x == 0){//判断该元素是否为零，如为零，则将之前的数+1
			l->stack[l->top]++;
		}else{
			seqbulid(l,x);
		}
	}
	std::cout<<"行编辑之后的数据："<<std::endl;
	seqprinter(l);
	return 1;
}

//#endif // SEQLIST_H_INCLUDED

/主函数代码/

#include <iostream>
#include "SeqList.h"
#include "menu.h"
using namespace std;
int main(){
    void operation();
    operation();
    return 0;
}
void operation(){
    seqlist *l = new seqlist;//申请内存空间
    seqinit(l);//顺序表的初始化
    for(;;){
        char n;
        int x;
        menu();
        cin>>n;
        switch (n){
        case 'a':
            seqinit(l);//顺序表的初始化
            cout<<"请输入数据：\n";
            while(cin>>x && x>=0){
                seqbulid(l,x);//入栈
            }
            break;
        case 'b':
            cout<<"出栈的数据为："<<seqdelete(l);//出栈
            break;
        case 'c':
            cout<<"打印的顺序栈为：\n";
            seqprinter(l);
            break;
        case 'd':
            cout<<"顺序表逆序之后：\n";
            seqsetter(l);
            break;
        case 'e':
			seqlocate1(l);
            break;
        case 'f':
            cout<<"该顺序栈的栈长为："<<listlength(l)<<"\n";
            break;
		case 'g':
            seqlocate2(l);
            break;
        case 'h':
            cout<<"本次服务到结束，下次再见!!"<<endl;
            return ;
        default:
            cout<<"输入的字符有问题，请重新输入!!";
            break;
        }
    }
}

/menu.h菜单函数代码/

#ifndef MENU_H_INCLUDED
#define MENU_H_INCLUDED

void menu(){
    std::cout<<"\n";
    std::cout<<" **********************顺序栈的应用**********************\n";
    std::cout<<" *                                                      *\n";
    std::cout<<" *     a:入栈                b:出栈                     *\n";
    std::cout<<" *     c:顺序打印栈          d:逆序打印栈               *\n";
    std::cout<<" *     e:行编辑1.0版本       f:打印顺序栈的长度         *\n";
	std::cout<<" *     g:行编辑2.0版本       h:退出程序                 *\n";
    std::cout<<" *                                                      *\n";
    std::cout<<" ********************************************************\n";
}

#endif // MENU_H_INCLUDED