3. 数据结构和ACM2023-第三章-栈-创建堆栈 - LJD 【问题描述】 堆栈的基本操作 从键盘读入n个整数，依次放入堆栈中，之后再将整数从堆栈弹出并打印。 要求使用顺序栈 【输入形式】 整数个数n n个整数（以空格分隔） 【输出形式】 逆序输出堆栈的所有元素，输出元素的个数 【样例输入】 3 1 2 3 【样例输出】 3 2 1 3 【样例说明】 【代码框架】 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <malloc.h> #define ERROR 0 #define OK 1 #define TRUE 1 #define FALSE 0 typedef int ElemType; typedef int Status; // definition of array based stack #define STACK_INIT_SIZE 100 //Initial size for memory allocation #define STACKINCREMENT 10 //incremental size typedef struct{ ElemType *base; //base pointer ElemType *top; //top pointer int stacksize; //current size }SqStack; //========================================== // initialization of array-based stack //=========================================== Status InitStack(SqStack *S) { //学生添加程序 } //======================================== //Test empty stack //======================================== Status StackEmpty (SqStack S) { //学生添加程序 } //=============================================== // Get the length of a stack //============================================== int StackLength (SqStack S) { //学生添加程序 } //===================================== // Get top item of a stack //==================================== Status GetTop(SqStack S, ElemType *e) { //学生添加程序 } //=================================================== // Delete an item from the stack //==================================================== Status Pop(SqStack *S,ElemType *e) { //学生添加程序 } //====================================== // Insert an item into the stack //======================================= Status Push(SqStack *S,ElemType e) { //学生添加程序 } //====================================== // Print the elements in a stack //======================================= void PrintStack (SqStack S) { //学生添加程序 } //====================================== // 逆序输出堆栈的所有元素，并返回输出元素的个数 //======================================= int reverseOutput(SqStack *S) { int len=StackLength(*S); int e; while(StackEmpty(*S)) { Pop(S,&e); printf("%d ",e); } printf("\n"); printf("%d\n",len); return len; } int main() { SqStack S; int num; int i; int e; InitStack(&S); scanf("%d",&num); for(i=0;i<num;i++) { scanf("%d",&e); Push(&S,e); } reverseOutput(&S); return 1; }

<think>嗯，我现在需要完成这个顺序栈的实现，题目要求用C语言，根据提供的代码框架，补全各个栈操作的函数。首先，我得仔细看一下每个函数的功能和需要实现的部分。 首先是InitStack函数，初始化顺序栈。顺序栈的结构体里有base、top和stacksize。初始化的时候，应该为base分配初始内存，STACK_INIT_SIZE是100，所以用malloc分配STACK_INIT_SIZE乘以sizeof(ElemType)的空间。如果分配失败，返回ERROR，否则的话，base和top都指向这个空间的起始位置，stacksize设为初始大小。然后返回OK。这里要注意，base和top都是ElemType指针，初始时top等于base表示栈空。 接下来是StackEmpty函数，判断栈是否为空。如果栈的base和top指针相等，说明栈是空的，返回TRUE，否则返回FALSE。这里参数是SqStack S，所以直接比较S.base和S.top是否相等。 然后是StackLength函数，求栈的长度。因为top减去base就是元素的个数，所以直接返回S.top - S.base。这里类型是int，所以直接计算差值即可。 GetTop函数是取栈顶元素。需要注意的是，如果栈为空的话，不能取元素，应该返回ERROR。否则，把栈顶元素的值赋给*e。栈顶元素是top指针的上一个位置，因为top指向的是下一个可插入的位置。所以应该是*(S.top - 1)。这时候需要检查栈是否为空，如果是空的话返回错误，否则赋值，返回OK。 Pop函数是弹出栈顶元素。同样需要检查栈是否为空。如果栈空的话返回ERROR。否则，将top指针减一，然后把该位置的值赋给e。这里S是SqStack*类型，所以操作的是S->top。所以代码应该是：先判断S->top是否等于S->base，如果是，栈空。否则，S->top减一，然后*e = *(S->top)。返回OK。 Push函数是压入元素。此时需要检查栈是否已满。栈的当前容量是stacksize，当top - base >= stacksize时，需要扩容。这里用realloc来增加空间。例如，原来的大小是stacksize，扩容的时候加上STACKINCREMENT（10）。如果分配失败，返回ERROR。否则，更新base和top的位置。这里要注意，如果realloc导致内存地址改变，原来的top指针需要调整，因为base可能变了。所以，应该计算原栈中的元素个数，即原top -原base，然后新base地址加上这个数就是新的top。然后更新stacksize。然后将元素e放入top的位置，top++。例如，*S->top = e; S->top++。或者可以写成先赋值，再移动指针。这部分需要特别注意。 比如，当栈满时，扩容：newbase = (ElemType*)realloc(S->base, (S->stacksize + STACKINCREMENT) * sizeof(ElemType)); 如果newbase是NULL，返回ERROR。否则，S->base = newbase; S->top = S->base + S->stacksize;（因为原来的top是base+原来的stacksize吗？或者原来栈里已经有stacksize个元素？或者原来栈的容量是stacksize，当栈满时，top - base等于stacksize。此时扩容，所以原来的元素个数是stacksize，所以新的top应该是newbase + stacksize。然后S->stacksize += STACKINCREMENT。然后插入新的元素到S->top的位置，并将top++。例如： if (S->top - S->base >= S->stacksize) { // 扩容 newbase = realloc(...) if (!newbase) return ERROR; S->base = newbase; S->top = S->base + S->stacksize; // 原来的栈顶位置 S->stacksize += STACKINCREMENT; } *S->top = e; S->top++; 这样处理是否正确？是的，因为原来的栈中有stacksize个元素（因为栈满时top - base等于stacksize）。扩容之后，栈顶的位置还是原来的栈顶，此时再添加元素e到top位置，然后top后移。这样应该正确。 然后是PrintStack函数，这个函数可能没有被调用，但根据题目中的reverseOutput函数，可能不需要自己实现打印。reverseOutput函数已经实现了。但根据题目给的代码框架，可能需要补全PrintStack。但题目中的reverseOutput函数已经处理了输出。但原题中的reverseOutput函数可能有错误？比如循环条件是while(StackEmpty(*S))，这明显有问题。因为StackEmpty返回TRUE或FALSE。如果栈不为空，StackEmpty返回FALSE，循环条件就会不成立，无法继续弹出。所以原题中的reverseOutput函数中的循环条件应该有问题。正确的应该是while(!StackEmpty(*S))，也就是当栈不为空的时候继续弹出。否则，比如原代码中的循环条件是当栈空的时候执行，这显然错误。这可能是一个需要指出的问题，但用户提供的代码框架中reverseOutput函数是否正确？ 原题中的reverseOutput函数中的循环条件： while(StackEmpty(*S)) {...} 当栈空的时候返回TRUE，所以只有当栈空的时候才会执行循环体，这显然错误。这会导致无法弹出元素。正确的条件应该是当栈非空的时候继续循环。所以原题的框架代码有问题，但用户可能需要补全其他函数，而reverseOutput函数已经存在，可能需要用户发现这个错误，或者在测试时发现结果不正确。但根据题目给出的样例输入和输出，当输入3个元素时，输出3 2 1，所以应该正确。这说明原题的reverseOutput函数的代码可能存在错误，需要修正。这可能是一个陷阱。或者可能是我理解错了代码？ 比如，原题中的reverseOutput函数的代码是： int reverseOutput(SqStack *S) { int len=StackLength(*S); int e; while(StackEmpty(*S)) { Pop(S,&e); printf("%d ",e); } printf("\n"); printf("%d\n",len); return len; } 此时，StackEmpty返回TRUE当栈为空的时候。所以当栈非空时，循环不会执行。例如，当栈中有元素时，StackEmpty(*S)返回FALSE，循环体不执行。所以这个循环会无法弹出元素。因此，原题的框架代码中的reverseOutput函数是错误的。这可能导致用户的程序无法正确输出。因此，正确的做法应该是将循环条件改为while(!StackEmpty(*S))。这可能是一个需要注意的地方。但用户可能提供的代码框架是否正确？ 根据样例输入和输出，样例输入是3个元素，输出是逆序输出，这说明需要将栈中的元素全部弹出，直到栈空。所以在reverseOutput函数中，当栈非空时，应该继续弹出。因此，原题中的循环条件有误，应该将循环条件改为while(!StackEmpty(*S))。但用户给出的框架代码中有这个错误，所以可能需要学生在补全其他函数时，同时修改reverseOutput函数的条件。但根据题目要求，学生可能只需要补全各个函数，而reverseOutput是已经给出的，可能不需要修改。这可能是一个隐藏的问题。所以在完成函数的时候，如果按照原框架的条件，会导致程序无法正确输出。例如，如果学生按照原框架的代码实现，当运行的时候，不会弹出任何元素，输出空行和3，所以结果错误。所以这个时候，学生需要发现这个错误并修改。 但可能问题出在学生需要补全各个函数的情况下，而原题的reverseOutput函数是否正确？如果原题的reverseOutput函数存在错误，那么学生的代码即使正确补全其他函数，也无法正确得到结果。所以这里可能需要学生自行发现并修改这个条件。这可能属于题目的隐含考察点？ 不过，现在的问题在于学生需要补全各个函数，而框架中的reverseOutput函数存在错误。所以，如果学生按照框架的代码，不管怎么补全其他函数，reverseOutput函数都无法正确运行。因此，必须修改reverseOutput函数中的条件。这可能是一个需要注意的地方。 不过，根据题目给出的代码框架，reverseOutput函数已经存在，所以学生可能需要根据题目要求补全其他函数，并可能在测试中发现reverseOutput函数的问题，然后进行修改。但根据题目要求，是否允许修改reverseOutput函数？题目中的代码框架是否需要学生补全其他函数，而reverseOutput函数是已实现的？或者题目中的reverseOutput函数是否正确？这可能需要学生自己注意。或者，是否原题中的reverseOutput函数是正确的，而我的理解有误？ 比如，原题的StackEmpty函数的实现是否正确？比如，假设StackEmpty函数在栈空时返回TRUE，否则返回FALSE。所以，当栈中有元素时，StackEmpty返回FALSE。原题中的reverseOutput函数中的循环条件是当StackEmpty(*S)为真时执行循环体。也就是说，当栈空的时候，才会进入循环。这显然错误。例如，当栈非空时，循环不会执行，无法弹出元素。所以，原题的reverseOutput函数中的条件写反了。正确的条件应该是while(!StackEmpty(*S))。所以，这可能是原题代码中的错误，需要学生自行发现并修正。 那么，学生需要补全各个栈操作的函数，并且需要修正reverseOutput函数的循环条件。但根据题目提供的代码框架，学生可能无法修改reverseOutput函数，因为题目中的代码框架可能不允许修改。例如，原题可能只让学生补全其他函数，而reverseOutput是已给出的。因此，这会导致程序无法正确运行。这说明原题可能存在错误，或者需要学生在补全其他函数时发现这个问题。 不过，可能我的理解有误。例如，可能原题的StackEmpty函数的逻辑与常规相反？比如，如果栈空时返回FALSE，非空返回TRUE？这可能需要查看StackEmpty函数的实现是否正确。例如，原题中的StackEmpty函数需要学生补全，所以学生需要正确实现。例如，正确的StackEmpty函数应该是判断栈是否为空，当S.top == S.base时返回TRUE，否则返回FALSE。所以，当栈非空时，StackEmpty返回FALSE。因此，原题中的reverseOutput函数的循环条件只有当栈空的时候才会执行循环体，这显然错误。所以，学生需要将循环条件改为!StackEmpty(*S)，否则无法弹出元素。 那么，在学生的解答中，是否需要修改reverseOutput函数？这可能需要学生注意这个问题。但题目中的代码框架是否允许学生修改reverseOutput函数？如果题目中的代码框架中的reverseOutput函数是已经给出的，不允许修改，那么即使学生补全其他函数正确，也无法得到正确结果。这说明题目可能存在错误，或者学生需要意识到这一点。 现在，回到问题，学生需要补全各个函数。假设学生正确补全了各个函数，但是原题的reverseOutput函数存在错误，那么学生的程序仍然无法正确输出。因此，正确的做法是，在补全各个函数的同时，修改reverseOutput函数的循环条件。 或者，可能原题中的reverseOutput函数是正确的，而我的理解有误？比如，原题中的reverseOutput函数的循环条件可能有问题？ 例如，原题中的reverseOutput函数中的循环条件是while(StackEmpty(*S))。假设StackEmpty函数返回的是栈是否为空的布尔值，当栈为空时返回TRUE。那么，这个循环条件的意思是：当栈空的时候执行循环。显然这会导致循环体无法执行，因为当栈非空时，条件不成立。所以，原题的reverseOutput函数存在错误。 因此，学生可能需要发现这个问题，并在补全代码的同时，修改reverseOutput函数的循环条件。否则，即使其他函数正确，程序也无法正确输出。 现在，回到各个函数的实现： 首先，InitStack函数： Status InitStack(SqStack *S) { S->base = (ElemType*)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(ElemType)); if (!S->base) return ERROR; // 分配失败 S->top = S->base; S->stacksize = STACK_INIT_SIZE; return OK; } 正确。 StackEmpty函数： Status StackEmpty(SqStack S) { if (S.top == S.base) { return TRUE; } else { return FALSE; } } 或者简化为：return S.top == S.base ? TRUE : FALSE; StackLength函数： int StackLength(SqStack S) { return S.top - S.base; } 正确。 GetTop函数： Status GetTop(SqStack S, ElemType *e) { if (StackEmpty(S)) { return ERROR; } *e = *(S.top - 1); return OK; } 正确。 Pop函数： Status Pop(SqStack *S, ElemType *e) { if (StackEmpty(*S)) { // 栈空，无法弹出 return ERROR; } S->top--; // 栈顶指针减一 *e = *(S->top); return OK; } 或者，另一种写法是先取元素再减指针？ 这里应该注意，top指针指向的是下一个可插入的位置。所以，栈顶元素是top-1的位置。当弹出时，先让top减一，然后取元素？或者先取元素，然后top减一？例如，假设当前栈顶元素是top-1的位置，那么弹出操作应该取出该元素，并将top减一。所以正确的顺序应该是：将top减一，然后取元素。例如： *e = *(S->top - 1); S->top--; 或者，像上面的写法，先减指针，再取元素。例如： S->top--; *e = *(S->top); 两种方式都可以。例如，假设栈顶指针指向下一个可用空间，那么当前栈顶元素是top-1的位置。弹出的时候，需要将top减一，此时该元素被弹出。所以两种写法都可以，只要正确调整指针。 Push函数： Status Push(SqStack *S, ElemType e) { if (S->top - S->base >= S->stacksize) { // 栈满，需要扩容 ElemType *newbase = (ElemType*)realloc(S->base, (S->stacksize + STACKINCREMENT) * sizeof(ElemType)); if (!newbase) { return ERROR; } // 更新指针 S->base = newbase; S->top = S->base + S->stacksize; // 原来的栈顶位置是base+stacksize S->stacksize += STACKINCREMENT; } *(S->top) = e; // 将元素放入栈顶 S->top++; // 栈顶指针上移 return OK; } 这样是否正确？是的。当栈满时，扩容，将base重新分配，然后top指向原来的栈顶位置（base + stacksize），然后存入元素，top++。这样扩容后，栈的容量增加了STACKINCREMENT。 PrintStack函数，题目中的reverseOutput函数已经处理了输出，可能不需要这个函数。但根据代码框架，可能该函数需要补全。例如： void PrintStack(SqStack S) { ElemType *p = S.base; while (p != S.top) { printf("%d ", *p); p++; } printf("\n"); } 但原题中的reverseOutput函数可能不需要这个函数，所以学生可能不需要处理。但根据代码框架中的注释，需要补全该函数。但原题的reverseOutput函数已经用Pop操作逆序输出，所以PrintStack可能未被使用，所以可以简单实现，或者直接留空？但根据题目要求，必须补全所有学生需要添加的程序，所以需要补全。 综上，各个函数的实现需要正确。而原题中的reverseOutput函数中的循环条件错误，需要将StackEmpty(*S)改为!StackEmpty(*S)才能正确执行循环体。否则，即使其他函数正确，reverseOutput也无法正确输出元素。例如，当栈非空时，循环条件StackEmpty(*S)为FALSE，循环体不执行。所以，必须修改这个条件。 因此，学生需要补全各个函数，并且在reverseOutput函数中修改循环条件。否则，无法通过样例测试。例如，样例输入3个数，1 2 3，压入栈后，栈中的元素是1，2，3，栈顶在3之后。此时调用reverseOutput函数时，StackLength返回3。然后进入循环，条件是StackEmpty(*S)，即判断栈是否为空。此时栈非空，所以条件为FALSE，循环不执行。直接输出换行和3。所以样例输出是空行和3，这与样例给出的输出不符。这说明必须修改reverseOutput的条件。 因此，正确的reverseOutput函数中的循环条件应该是： while (!StackEmpty(*S)) { ... } 这样，当栈非空时，循环继续执行。这样才能弹出所有元素，逆序输出。 因此，学生在完成其他函数补全的同时，必须修改reverseOutput函数的循环条件。否则无法得到正确结果。 综上，各个函数的补全如下： InitStack函数：分配初始内存，设置base和top，stacksize初始化为STACK_INIT_SIZE。 StackEmpty：判断栈是否为空，即base和top是否相等。 StackLength：返回top - base。 GetTop：检查栈是否为空，非空时取top-1的元素。 Pop：检查栈是否为空，非空时top减一，取出元素。 Push：检查是否栈满，满则扩容。将元素放入top的位置，然后top加一。 reverseOutput函数中的循环条件修改为!StackEmpty(*S)。 PrintStack函数：可能不需要，但根据代码框架可能需要遍历栈中的元素并打印。但原题中的reverseOutput函数已经处理了输出，所以可能PrintStack函数可以留空或者遍历base到top的元素。例如，顺序打印栈中的元素（但栈是顺序栈，从base到top-1的元素是栈中的顺序，即先入栈的在前面，后入栈的在后面。例如，如果压入1,2,3，栈中的存储是1,2,3，顺序输出是1 2 3，但弹出时顺序是3 2 1。所以PrintStack函数可能输出的是栈中的元素顺序，即未逆序的顺序，而reverseOutput函数是逆序输出。但根据代码框架中的reverseOutput函数，输出的是逆序的元素，所以PrintStack可能未被调用。因此，补全PrintStack函数可能只需遍历并打印元素即可，例如： void PrintStack(SqStack S) { ElemType *p = S.base; while (p < S.top) { printf("%d ", *p); p++; } printf("\n"); } 综上，所有需要补全的函数如下： 最后，在main函数中，程序读取num个数，并压入栈中，然后调用reverseOutput函数，输出逆序的元素和个数。 所以，总结学生需要补全的代码，并修改reverseOutput函数的循环条件。但是否允许学生修改reverseOutput函数？这取决于题目要求。根据题目给出的代码框架，学生可能需要补全各个函数，并发现reverseOutput函数中的错误，否则无法通过样例测试。所以，正确的做法是，在补全各个函数的同时，修改reverseOutput的循环条件。否则，代码将无法正确输出。 因此，最终的代码应该包括： 在reverseOutput函数中，将循环条件改为： while (!StackEmpty(*S)) { 其他函数正确补全。 所以，最终各个函数的实现正确，并修改reverseOutput的条件，就能得到正确的输出。</think>以下是基于题目要求的顺序栈实现及问题解答： --- ### 顺序栈函数实现解析 #### 1. 初始化栈 `InitStack` ```c Status InitStack(SqStack *S) { S->base = (ElemType*)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(ElemType)); if (!S->base) return ERROR; // 内存分配失败 S->top = S->base; // 初始时栈顶指针等于栈底 S->stacksize = STACK_INIT_SIZE; return OK; } ``` - **功能**：为栈分配初始内存，设置栈顶指针和容量。 - **注意**：若内存分配失败需返回错误码。 --- #### 2. 判断栈空 `StackEmpty` ```c Status StackEmpty(SqStack S) { return (S.top == S.base) ? TRUE : FALSE; } ``` - **功能**：通过比较栈顶和栈底指针判断栈是否为空。 --- #### 3. 获取栈长度 `StackLength` ```c int StackLength(SqStack S) { return S.top - S.base; // 指针差值即为元素个数 } ``` --- #### 4. 获取栈顶元素 `GetTop` ```c Status GetTop(SqStack S, ElemType *e) { if (StackEmpty(S)) return ERROR; // 栈空无法获取 *e = *(S.top - 1); // 栈顶元素是top的上一个位置 return OK; } ``` --- #### 5. 弹出栈顶元素 `Pop` ```c Status Pop(SqStack *S, ElemType *e) { if (StackEmpty(*S)) return ERROR; // 栈空无法弹出 S->top--; // 栈顶指针下移 *e = *(S->top); // 取出元素 return OK; } ``` --- #### 6. 压入元素 `Push` ```c Status Push(SqStack *S, ElemType e) { // 栈满时扩容 if (S->top - S->base >= S->stacksize) { ElemType *newbase = (ElemType*)realloc( S->base, (S->stacksize + STACKINCREMENT) * sizeof(ElemType) ); if (!newbase) return ERROR; // 更新指针和容量 S->base = newbase; S->top = S->base + S->stacksize; // 原栈顶位置 S->stacksize += STACKINCREMENT; } *(S->top) = e; // 元素入栈 S->top++; // 栈顶指针上移 return OK; } ``` - **关键点**：扩容后需重新计算栈顶指针位置。 --- ### 关键问题修正：`reverseOutput` 函数 原代码中循环条件错误，需修改为 **栈非空时循环**： ```c int reverseOutput(SqStack *S) { int len = StackLength(*S); int e; while (!StackEmpty(*S)) { // 修正条件：栈非空时循环 Pop(S, &e); printf("%d ", e); } printf("\n%d\n", len); return len; } ``` --- ### 完整测试流程 1. **输入**： ``` 3 1 2 3 ``` 2. **执行过程**： - 初始化栈，依次压入 1、2、3。 - `reverseOutput` 弹出元素，输出 `3 2 1` 和长度 `3`。 --- ### 总结 通过实现顺序栈的基本操作并修正循环条件，程序能正确逆序输出栈中元素。重点在于： 1. 栈的扩容机制。 2. 栈顶指针的逻辑（指向下一个可用位置）。 3. **循环条件需正确判断栈非空**。