【原創】【自製系列】自製stack類型(泛型)

前言

自製類型的第三篇,stack類型。stack是指棧,其實我個人認為stack是最好寫的類型,沒有之一。關於queue類型需要涉及到循環隊列避免浪費記憶體,但是stack的插入刪除都是對於棧頂而言,比較好寫。
自製類型的主要目的,是為了練習數據結構,提高寫程式碼的能力。

常見函數

s.empty() 判斷棧s是否為空
s.size() 返回棧s的大小
s.push(a) 把a推入棧
s.pop() 彈出棧頂元素
s.top() 返回棧頂元素

泛型

我們在使用標準庫的stack,是這樣寫的:

stack<int> stk;

使用尖括弧指定類型,就是泛型的一種。如果把int改為char,甚至是結構體等,都可以。
最簡單的例子:

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main(){
	int a=5,b=10;cout<<max(a,b);
	float c=3.14,d=9.99;cout<<max(c,d);
	char e='x',f='*';cout<<max(e,f);
}

這裡,max函數即可以處理int,又可以處理float,char類型的最大值。這就是泛型。max函數無論針對哪一個類型,操作都是相同的。因此,我們使用通用類型,讓函數不關注類型只關注具體的操作。
有人會問,其實使用函數重載不就能完成了嗎?但是,函數重載要重複寫好幾次,不方便。

泛型的函數,可以使用template關鍵字寫:

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
template<typename T>
T MAX(T a,T b){
	if(a>b)return a;
	else return b;
}
int main(){
	int a=5,b=10;cout<<MAX(a,b);
	float c=3.14,d=9.99;cout<<MAX(c,d);
	char e='x',f='*';cout<<MAX(e,f);
}

template表示定義一個叫做T的類型,這個類型是一個通用類型。這個語句告訴編譯器,要開始泛型編程,其中T是要使用的泛型類型。
執行的時候,編譯器會自動根據參數的類型,把T轉換為int,float等類型,進行計算。
注意,泛型的函數不會進行自動類型轉換,例如cout<<MAX('a',100);這個語句,如果使用的是泛型類型,會編譯錯誤,但是使用普通類型不會報錯,因為普通類型的函數會進行自動類型轉換。

泛型類的寫法:

template<typename T>
class Vector{
	T *numbers;
	
};

(轉自我之前寫過的《自製vector類型》)
這樣,就可以像標準庫一樣定義了。
在類的函數中,對於參數和部分類變數,也需要把類型指定為T,在malloc和realloc的強制轉型中也是T*。

大體寫法

class Stack{
private:
  T *Data;
  int nData;
public:
  Stack(){
    Data=nullptr;
    nData=0;
  }
  bool empty(){
    if(nData==0)return true;
    else return false;
  }
  int size(){
    return nData;
  }
  void push(T a){
    nData++;
    if(Data==nullptr)Data=(T*)malloc(sizeof(T));
    Data=(T*)realloc(Data,nData*sizeof(T));
    Data[nData-1]=a;
  }
  void pop(){
    if(nData==0)return;
    nData--;
    Data=(T*)realloc(Data,nData*sizeof(T));
  }
  T top(){
    return Data[nData-1];
  }
};

構造函數的寫法

將Data,nData初始化,變數的含義很簡單,不再多說。

empty

判斷棧的大小即可。如果大小為0,表示為空棧。

size

返回nData。

push

重頭戲

  void push(T a){
    nData++;
    if(Data==nullptr)Data=(T*)malloc(sizeof(T));
    Data=(T*)realloc(Data,nData*sizeof(T));
    Data[nData-1]=a;
  }

首先,把棧的大小加上1。然後,如果為空指針,就使用malloc分配(原來什麼都沒有),否則使用realloc分配。動態分配記憶體,可以節約記憶體空間。最後,把push的數值放入棧頂。

pop

pop的操作也很簡單。

  void pop(){
    if(nData==0)return;
    nData--;
    Data=(T*)realloc(Data,nData*sizeof(T));
  }

pop操作需要對nData做特判,大小為零則直接退出,不然在分配時會出錯。
如果nData=0,那麼realloc的參數為0,相當於使用free(Data)。

top

返回棧頂元素Data[nData-1]。

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