PTA數據結構與算法題目集（中文）-6-7: 在一個數組中實現兩個堆棧

一、題目描述

本題要求在一個數組中實現兩個堆棧。

函數接口定義：

Stack CreateStack( int MaxSize );
bool Push( Stack S, ElementType X, int Tag );
ElementType Pop( Stack S, int Tag );

其中Tag是堆棧編號，取1或2；MaxSize堆棧數組的規模；Stack結構定義如下：

typedef int Position;
struct SNode {
    ElementType *Data;
    Position Top1, Top2;
    int MaxSize;
};
typedef struct SNode *Stack;

注意：如果堆棧已滿，Push函數必須輸出“Stack Full”並且返回false；如果某堆棧是空的，則Pop函數必須輸出“Stack Tag Empty”（其中Tag是該堆棧的編號），並且返回ERROR。

裁判測試程序樣例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define ERROR 1e8
typedef int ElementType;
typedef enum { push, pop, end } Operation;
typedef enum { false, true } bool;
typedef int Position;
struct SNode {
    ElementType *Data;
    Position Top1, Top2;
    int MaxSize;
};
typedef struct SNode *Stack;

Stack CreateStack( int MaxSize );
bool Push( Stack S, ElementType X, int Tag );
ElementType Pop( Stack S, int Tag );

Operation GetOp();  /* details omitted */
void PrintStack( Stack S, int Tag ); /* details omitted */

int main()
{
    int N, Tag, X;
    Stack S;
    int done = 0;

    scanf("%d", &N);
    S = CreateStack(N);
    while ( !done ) {
        switch( GetOp() ) {
        case push: 
            scanf("%d %d", &Tag, &X);
            if (!Push(S, X, Tag)) printf("Stack %d is Full!\n", Tag);
            break;
        case pop:
            scanf("%d", &Tag);
            X = Pop(S, Tag);
            if ( X==ERROR ) printf("Stack %d is Empty!\n", Tag);
            break;
        case end:
            PrintStack(S, 1);
            PrintStack(S, 2);
            done = 1;
            break;
        }
    }
    return 0;
}

/* 你的代碼將被嵌在這裏 */

二、解題思路

一個數組實現雙棧，其實就是數組的0下標處作爲棧1的第一個位置，數組的MaxSize - 1下標處作爲棧2的第一個位置
那Stack->Top1的含義是什麼呢，它的含義是當前棧的棧頂在哪個下標處。考慮初始情況，也就是棧內一個元素都沒有的情況，那麼此時Stack->Top1應該爲-1而不是0。Stack->Top2與之同理，起始時應該爲MaxSize而不是MaxSize - 1。
在CreateStack的時候，千萬不要忘記申請內存。第一次爲結構體指針申請，第二次爲結構體的指針成員申請。

三、解題代碼

Stack CreateStack(int MaxSize) {
  	struct SNode* tmp = (struct SNode*)malloc(sizeof(struct SNode));
  	if(!tmp)	exit(0);
  	tmp->MaxSize = MaxSize;
  	tmp->Data = (ElementType*)malloc(sizeof(ElementType) * MaxSize);
  	if(!tmp->Data)	exit(0);
  	tmp->Top1 = -1;
  	tmp->Top2 = MaxSize;
 		return tmp;
}
bool Push(Stack S, ElementType X, int Tag){
  	if(Tag == 1){
      	if(S->Top1 + 1 == S->Top2){
          	printf("Stack Full\n");
          	return false;
        }
      	else	S->Data[++S->Top1] = X; 
    }
  	else if(Tag == 2){
      	if(S->Top2 - 1 == S->Top1){
          	printf("Stack Full\n");
          	return false;
        }
      	else	S->Data[--S->Top2] = X;
    }
  	else 	return false;
  	return true;
}
ElementType Pop(Stack S, int Tag){
  	ElementType ret;
  	if(Tag == 1){
      	if(S->Top1 == -1){
          	printf("Stack %d Empty\n", Tag);
          	return ERROR;
        }
      	else	ret = S->Data[S->Top1--];
    }
  	else if(Tag == 2){
        if(S->Top2 == S->MaxSize){
            printf("Stack %d Empty\n", Tag);
            return ERROR;
        }
    	  else	ret = S->Data[S->Top2++];
    }
  	return ret;
}

四、運行結果