Стек Занятие 1. Стек. Отличия стека от списка. Основные операции со стеком.
На предыдущих занятиях мы уже рассматривали однонаправленный список. Здесь Вы познакомитесь с двумя разновидностями обычного линейного списка – стеком и очередью. В программировании наиболее часто используемой структурой является стек.
Стек – это линейный список, в котором добавление новых элементов и удаление существующих производится только с одного конца, называемого вершиной стека.
Стек часто называют структурой LIFO [сокращение LIFO означает Last In – First Out (последний пришел, первый вышел)]. Это сокращение представляет удобный способ запомнить механизм работы стека
Изобразим стек графически:
При программировании на Паскале стек реализуется чаще всего в виде однонаправленного списка. Каждый элемент структуры содержит указатель на следующий. Считается лишь, что для этого списка не существует обход элементов. Доступ возможен только к верхнему элементу структуры.
Стек предполагает вставку и удаление элементов, поэтому он является динамической, постоянно меняющейся структурой.
Стеки довольно часто встречаются в практической жизни. Простой пример: детская пирамидка. Процесс ее сборки и разборки подобен процессу функционирования стека.
Итак, если стек – это список, то добавление или извлечение элементов происходит с начала и только с начала (или возможно с конца и только с конца) списка.
Значением указателя, представляющего стек, является ссылка на вершину стека, каждый элемент стека содержит поле ссылки.
Таким образом, описать стек можно следующим образом:
Type
EXST = ^ST;
ST = record
Data : integer;
Next : EXST;
end;
Var
Stack : EXST; {Текущая переменная}
Если стек пуст, то значение указателя равно Nil.
Рассмотрим возможные операции со стеком.
Занесение элемента в стек
Занесение элемента в стек производится аналогично вставке нового элемента в начало списка. Процедура занесения элемента в стек должна содержать два параметра: первый задает вершину стека, в который нужно занести элемент, второй – заносимое значение элемента стека.
Процедура формирования стека будет иметь следующий вид:
Procedure FormStack;
Var
Stack : EXST; {Текущая переменная}
Digit : integer;
Procedure writeStack(Var u : EXST; Digit : integer);
Var
x : EXST;
Begin
new(x); {выделяем память под хранение нового элемента стека}
x^.Data := Digit; {заполняем поле данных элемента}
x^.Next := u; {новый элемент "связываем" со стеком}
u := x; {созданный элемент определяем как вершину стека}
End;
Begin
Stack := Nil; {инициализация стека}
writeln('Введите элементы стека. Окончание ввода – 0');
read(Digit);
while Digit <> 0 do
begin
writeStack(Stack, Digit);
read(Digit);
end;
End;
Извлечение элемента из стека
В результате выполнения этой операции некоторой переменной i должно быть присвоено значение первого элемента стека и значение указателя на начало списка должно быть перенесено на следующий элемент стека.
Procedure readStack(Var u : EXST; Var i : integer);
Var
x : EXST;
Begin
i := u^.Data; {считываем значение поля данных в переменную}
x := u; {запоминаем адрес вершины стека}
u := u^.Next; {переносим вершину стека на следующий элемент}
dispose(x); {освобождаем память, занятую уже ненужным элементом стека}
End.
Недостатком описанной процедуры является предположение о том, что стек не пуст. Для его исправления следует разработать логическую функцию проверки пустоты обрабатываемого стека.
Function FreeStack(u : EXST) : boolean;
Задание. Описать функцию и закончить программу, для чего описать процедуру вывода значений элементов стека на экран (она аналогична выводу списка). Протестировать программу, дополнить комментарием и показать файл и листинг учителю для оценки.
Чтобы наглядно рассмотреть работу стека, наберите следующую программу.
Program Demidenko;
Uses
Crt, Graph;
Type
sp=^spis;
ecord
elem : byte;
next : sp;
End;
Var
a, b : byte;
s : string;
gd, gm, c : integer;
head, some, x : sp;
bol : boolean;
ch : char;
Procedure OutX(x, y : integer);
Begin
Line(x+50,y+10,x+70,y+10);
Line(x+50,y+10,x+55,y+10-3);
Line(x+50,y+10,x+55,y+10+3);
Line(x+55,y+13,x+55,y+10-3);
OutTextXY(x+70,y+10,'x');
End;
Procedure Wiv (x, y : integer; ss : sp);
Begin
Line(x,y,x+50,y);
Line(x,y,x,y+20);
Line(x,y+20,x+50,y+20);
Line(x+50,y,x+50,y+20);
Line(x+30,y,x+30,y+20);
if some=ss
then
Begin
Line(x+50,y+10,x+70,y+10);
Line(x+50,y+10,x+55,y+10-3);
Line(x+50,y+10,x+55,y+10+3);
Line(x+55,y+13,x+55,y+10-3); End;
Str(ss^.elem, s);
OutTextXY(x+10,y+10,s);
if (ss^.next<>nil)
then
Begin
Line(x+40,y+10,x+40,y+40);
Line(x+40,y+40,x+37,y+40-5);
Line(x+40,y+40,x+43,y+40-5);
Line(x+43,y+40-5,x+37,y+40-5);
Wiv(x,y+40,ss^.next);
End
else
Begin
Line(x+40,y+10,x+40,y+30);
Line(x+40,y+30,x+37,y+25);
Line(x+40,y+30,x+43,y+25);
Line(x+43,y+25,x+37,y+25);
Line(x+35,y+32,x+45,y+32);
Line(x+36,y+35,x+44,y+35);
Line(x+38,y+38,x+42,y+38);
End;
End;
Procedure Insertsp(x : byte);
Begin
Cleardevice;
OutTextXY(50,20,'NEW(X)');
new(some);
Line(20,100,20+50,100);
Line(20,100,20,100+20);
Line(20,100+20,20+50,100+20);
Line(20+50,100,20+50,100+20);
Line(20+30,100,20+30,100+20);
Outx(20,100);
if head<>nil
then
Wiv(20,140,head);
Delay(1000);
Cleardevice;
OutTextXY(50,20,'X^.NEXT:=TAIL');
OutTextXY(50,40,'TAIL:=X');
some^.next:=head;
head:=some;
Wiv(20,100,head);
Delay(1000);
Cleardevice;
Str(x,s);
OutTextXY(50,20,'SOME^.ELEM:='+s);
some^.elem:=x;
Wiv(20,100,head);
Delay(1000);
End;
Procedure DelSp;
Begin
Cleardevice;
if head=nil
then
Begin
Y(50,20,'Элемент не существует!');
Delay(1000);
End
else
if head^.next<>nil
then
Begin
OutTextXY(50,20,'X:=TAIL');
OutTextXY(50,40,'TAIL:=TAIL^.NEXT');
some:=some^.next;
Wiv(20,100,head);
OutX(20,100);
Delay(1000);
Cleardevice;
OutTextXY(50,20,'DISPOSE(X)');
Wiv(20,100,head);
OutX(20,100);
Setcolor(red);
Line(20,90,70,130);
Line(70,90,20,130);
Setcolor(white);
Delay(1000);
Cleardevice;
head:=head^.next;
some:=head;
Wiv(20,100,head);
End
else
Begin
OutTextXY(50,20,'DISPOSE(TAIL)');
Wiv(20,100,head);
Setcolor(red);
Line(20,90,70,130);
Line(70,90,20,130);
Setcolor(white);
Delay(1000);
ClearDevice;
head:=nil;
some:=head;
End;
End;
Begin
ClrScr;
bol:=false;
gD := Detect;
InitGraph(gD, gM,'c:\tp7\bgi\');
TextBackGround(black);
Setbkcolor(black);
Head:=nil;
Some:=head;
Repeat
OutTextXY(250,200,'1 * Добавить элемент');
OutTextXY(250,220,'2 * Удалить элемент');
OutTextXY(250,240,'Esc Выход');
ch:=readkey;
case ch of
'1' : Begin
OutTextXY(250,260,'Введите число:');
gotoxy(48,17);
readln(b);
InsertSp(b);
End;
'2' : delsp;
#27 : Begin
CloseGraph;
Halt;
End;
End;
until bol;
CloseGraph;
End.