四、棧（Stack）
前一篇講解了最基本的東西，這篇就稍微前進(jìn)一點(diǎn)點(diǎn)，講一下棧，棧在英文中叫Stack，翻譯成中文又叫“堆棧”，但決不能稱為“堆”，這個(gè)要搞清楚，我們說的“棧”和“堆棧”指的都是Stack這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但“堆”卻是另外一個(gè)概念了，這里且不提。
棧最大特點(diǎn)是先進(jìn)后出，如圖：
可以看出，棧有幾個(gè)最常見的方法，或者說必備的方法，Push，Pop和Top，即進(jìn)棧，出棧和取最頂元素。從代碼上看，棧如何實(shí)現(xiàn)呢？用數(shù)組好還是用單向鏈表好呢？其實(shí)都可以，我下面的例子是用數(shù)組實(shí)現(xiàn)的。
說了那么多，棧有什么用呢？下面就舉一個(gè)最經(jīng)典的例題——逆波蘭表達(dá)式（RPN，Reversed Polish Notation）的求解。
什么是逆波蘭表達(dá)式？我們表述一個(gè)算式通常是這樣：X+Y，即：“操作數(shù)1 操作符 操作數(shù)2”，當(dāng)然也有比較特別的，比如“sqrt(N)”，sqrt是操作符，N是操作數(shù)，而逆波蘭表達(dá)式則很統(tǒng)一，先操作數(shù)，后操作符，為什么叫“逆波蘭表達(dá)式”？因?yàn)橛幸粋€(gè)波蘭人發(fā)明了波蘭表達(dá)式，而逆的波蘭表達(dá)式就叫“逆波蘭表達(dá)式”了。看下圖就能很好理解了：
所有的算式都可以用逆波蘭表達(dá)式寫出來，只是我這里的舉例是為了方便起見，限制在整數(shù)的四則運(yùn)算里。
那假如現(xiàn)在我們有一個(gè)逆波蘭表達(dá)式，那我們?nèi)绾吻蟪鏊闹的兀窟@里我們的“棧”就要派上用場(chǎng)了，由于操作數(shù)在操作符前面，所以我們按順序遍歷這個(gè)表達(dá)式，遇到操作數(shù)的時(shí)候進(jìn)棧，遇到操作符時(shí)候讓操作數(shù)出棧并運(yùn)算，然后把運(yùn)算結(jié)果進(jìn)棧。過程如下圖所示：
遇到第一個(gè)操作符，“+”的時(shí)候，由于需要兩個(gè)操作數(shù)，所以出棧兩次，4和3出棧，執(zhí)行加法運(yùn)算，結(jié)果是7，7進(jìn)棧……依此類推。
下面我給出參考代碼，我的代碼使用很簡(jiǎn)單，復(fù)制，粘貼到一個(gè)cpp文件中，編譯此cpp文件即可，沒別的依賴。
#include "stdio.h"
struct Cell
{
int iType; // 0 - number, 1 - '+', 2 - '-', 3 - '*', 4 - '/'
int iData;
};
class Stack
{
public:
Stack(int iAmount = 10);
~Stack();
//return 1 means succeeded, 0 means failed.
int Pop(int& iVal);
int Push(int iVal);
int Top(int& iVal);
private:
int *m_pData;
int m_iCount;
int m_iAmount;
};
Stack::Stack(int iAmount)
{
m_pData = new int[iAmount];
m_iCount = 0;
m_iAmount = iAmount;
}
Stack::~Stack()
{
delete m_pData;
}
int Stack::Pop(int& iVal)
{
if(m_iCount>0)
{
--m_iCount;
iVal = m_pData[m_iCount];
return 1;
}
return 0;
}
int Stack::Push(int iVal)
{
if(m_iCount<m_iAmount)
{
m_pData[m_iCount] = iVal;
++m_iCount;
return 1;
}
return 0;
}
int Stack::Top(int& iVal)
{
if(m_iCount>0 && m_iCount<=m_iAmount)
{
iVal = m_pData[m_iCount-1];
return 1;
}
return 0;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
//12 3 4 + * 6 - 8 2 / +
Cell rpn[11] = {
0, 12,
0, 3,
0, 4,
1, 0,
3, 0,
0, 6,
2, 0,
0, 8,
0, 2,
4, 0,
1, 0};
Stack st;
// I won't check the return value for this is just a demo.
int i, iOpt1, iOpt2;
for(i=0; i<sizeof(rpn)/sizeof(Cell); i++)
{
switch(rpn[i].iType)
{
case 0: // number
st.Push(rpn[i].iData);
break;
case 1: // +
st.Pop(iOpt2);
st.Pop(iOpt1);
st.Push(iOpt1 + iOpt2);
break;
case 2: // -
st.Pop(iOpt2);
st.Pop(iOpt1);
st.Push(iOpt1 - iOpt2);
break;
case 3: // *
st.Pop(iOpt2);
st.Pop(iOpt1);
st.Push(iOpt1 * iOpt2);
break;
case 4: // /
st.Pop(iOpt2);
st.Pop(iOpt1);
st.Push(iOpt1 / iOpt2);
break;
}
}
int iResult;
st.Pop(iResult);
printf("The result is %d\n", iResult);
return 0;
}
（未完待續(xù)……）