顺序栈习题

题目:

​ 设计一个进制转换程序,使用顺序栈设计一个把十进制数转换为十六进制数的接口,实现当通过键盘输入一个非负的十进制数,可以在终端输出对应的十六进制数。

例如:

100 --> 0x64 --> 100%16 = 4 --> 100/16 = 6 6%16 = 6

题目分析:

​ 该题需要对用户输入的十进制数用短除法取余,并且把取余的数从栈顶存储到顺序栈中,在从栈顶依次输出数据,体现栈的”先进后出“的特点;

  • 因为转换的是十六进制,所以需要考虑当余数大于9时用字母A~F进行表示;

  • 顺序栈内存储的数据会存在字母A~F情况,所以在出栈输出时,统一采用 ”%c”输出,那么在入栈时,需将存储的数据转换成ASII码进行存储

  • 因为采用的是顺序栈,需要提前决定栈的容量,所以需要创建一个足够大的顺序栈

    算法实现:

    /*********************************************************************
    *
    *	name	 :	SeqStack_BaseConversion
    *	function : 根据用户输入的非负数十进制数,利用顺序栈转换为十六进制数
    				并在终端输出
    *	argument :  
    *				@Manager  :顺序栈的地址
    *				
    *	retval	 :  调用成功返回新的栈地址
    *	author	 :  790557054@qq.com
    *	date	 :  2024/04/25
    * 	note	 :  none
    * 	
    * *****************************************************************/
    void SeqStack_BaseConversion(SeqStack_t *Manager)
    {
    	//定义一个字符变量 用于存储用户输入的十进制数
    	DataType_t data = 0;
    	printf("Please input a Decimal number :\n ");
    	scanf("%d", &data);
    
    
    	//对读取到的数进行判断
    	if(data < 0 )
    	{
    		printf("Please input the correct number !\n");
    		getchar();
    		return;
    	}
    	//定义一个循环变量
    	DataType_t i = 0;
    	//对获取的非负十进制数进行取余操作,并且将余数存储进顺序栈中
    	for (i = data; i > 16;i = i /16)
    	{
    		if(i>16)
    		{
    			//余数入栈
    			if((i%16) > 9)
    			{
    				SeqStack_Push(Manager, (i % 16)+55);
    			}
    			else 
    				SeqStack_Push(Manager, (i % 16)+48);
    
    			continue;
    		}
    
    		SeqStack_Push(Manager, i+48);
    	}
    
    	SeqStack_Push(Manager, i+48);
    
    
    	//输出十六进制数
    	printf("%d = 0x", data);
    	for (int i = Manager->Top;i>=0 ;i--)
    	{
    		printf("%c", SeqStack_Pop(Manager));
    	}
    
    	printf("\n");
    
    	return;
    }
    

整体代码展示:

/*******************************************************************
 *
 *	file name:	SequenceStack_demo.c
 *	author	 :  790557054@qq.com
 *	date	 :  2024/04/25
 *	function :  该案例是利用顺序栈实现一个将十进制转换成十六进制
 * 	note	 :  None
 *
 *	CopyRight (c)  2023-2024   790557054@qq.com   All Right Reseverd
 *
 * *****************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdlib.h>

//指的是顺序栈中的元素的数据类型,用户可以根据需要进行修改
typedef int  DataType_t;

//构造记录顺序栈SequenceStack各项参数(栈底地址+栈容量+栈顶元素的下标)的结构体
typedef struct SequenceStack
{
	DataType_t * Bottom;		//记录栈底地址
	unsigned int Size;			//记录栈容量
	int			 Top;      		//记录栈顶元素的下标	

}SeqStack_t;
/*********************************************************************
*
*	name	 :	SeqStack_Create
*	function :  创建一个空的顺序栈,并为记录顺序栈信息的结构体
				申请堆内存,并进行初始化即可!
*	argument :  
*				@size  :栈的容量大小
*				
*	retval	 :  调用成功返回顺序栈的地址
*	author	 :  790557054@qq.com
*	date	 :  2024/04/25
* 	note	 :  none
* 	
* *****************************************************************/
//创建顺序表并对顺序栈进行初始化
SeqStack_t * SeqStack_Create(unsigned int size)
{
	//1.利用calloc为顺序栈的管理结构体申请一块堆内存
	SeqStack_t *Manager = (SeqStack_t *)calloc(1,sizeof(SeqStack_t));

	if(NULL == Manager)
	{
		perror("calloc memory for manager is failed");
		exit(-1); //程序异常终止
	}

	//2.利用calloc为所有元素申请堆内存
	Manager->Bottom = (DataType_t *)calloc(size,sizeof(DataType_t));

	if (NULL == Manager->Bottom)
	{
		perror("calloc memory for Stack is failed");
		free(Manager);
		exit(-1); //程序异常终止
	}

	//3.对管理顺序栈的结构体进行初始化(元素容量 + 最后元素下标)
	Manager->Size = size;	//对顺序栈中的容量进行初始化
	Manager->Top = -1;		//由于顺序栈为空,则栈顶元素的下标初值为-1
	
	return Manager;
}
/*********************************************************************
*
*	name	 :	SeqStack_IsFull
*	function : 判断顺序栈是否已满
*	argument :  
*				@Manager  :顺序栈的地址
*				
*	retval	 :  调用成功返回bool型,满了则返回true,没满返回false
*	author	 :  790557054@qq.com
*	date	 :  2024/04/25
* 	note	 :  none
* 	
* *****************************************************************/
bool SeqStack_IsFull(SeqStack_t *Manager)
{
	return (Manager->Top + 1 == Manager->Size) ? true : false;
}
/*********************************************************************
*
*	name	 :	SeqStack_Push
*	function : 根据栈的特性,把新元素从栈顶入栈,也就是从数组的尾部进行元素插入
*	argument :  
*				@Manager  :顺序栈的地址
				@Date  	  :要入栈的数据
*				
*	retval	 :  调用成功返回bool型,满了则返回true,没满返回false
*	author	 :  790557054@qq.com
*	date	 :  2024/04/25
* 	note	 :  none
* 	
* *****************************************************************/
//入栈
bool SeqStack_Push(SeqStack_t *Manager, DataType_t Data)
{
	//1.判断顺序栈是否已满
	if ( SeqStack_IsFull(Manager) )
	{
		printf("SeqStack Full is Full!\n");
		return false;
	}

	//2.如果顺序栈有空闲空间,则把新元素添加到顺序栈的栈顶
	Manager->Bottom[++Manager->Top] = Data;

	return true;
}

/*********************************************************************
*
*	name	 :	SeqStack_IsEmpty
*	function : 	判断顺序栈是否为空
*	argument :  
*				@Manager  :顺序栈的地址
*				
*	retval	 :  调用成功返回bool型,空了则返回true,没空返回false
*	author	 :  790557054@qq.com
*	date	 :  2024/04/25
* 	note	 :  none
* 	
* *****************************************************************/
bool SeqStack_IsEmpty(SeqStack_t *Manager)
{
	return (-1 == Manager->Top) ? true : false;
}
/*********************************************************************
*
*	name	 :	SeqStack_Pop
*	function : 根据栈的特性,把元素从栈顶出栈,也就是把元素从数组的尾部把元素删除
*	argument :  
*				@Manager  :顺序栈的地址
*				
*	retval	 :  调用成功返回新的栈地址
*	author	 :  790557054@qq.com
*	date	 :  2024/04/25
* 	note	 :  none
* 	
* *****************************************************************/
//出栈
DataType_t SeqStack_Pop(SeqStack_t *Manager)
{
	DataType_t temp = 0;  //用于存储出栈元素的值

	//1.判断顺序栈是否为空
	if ( SeqStack_IsEmpty(Manager) )
	{
		printf("SeqStack is Empty!\n");
		return;
	}
	
	//2.由于删除了一个元素,则需要让顺序栈的栈顶元素下标-1
	temp = Manager->Bottom[Manager->Top--];

	return temp;
}

/*********************************************************************
*
*	name	 :	SeqStack_BaseConversion
*	function : 根据用户输入的非负数十进制数,利用顺序栈转换为十六进制数
				并在终端输出
*	argument :  
*				@Manager  :顺序栈的地址
*				
*	retval	 :  调用成功返回新的栈地址
*	author	 :  790557054@qq.com
*	date	 :  2024/04/25
* 	note	 :  none
* 	
* *****************************************************************/
void SeqStack_BaseConversion(SeqStack_t *Manager)
{
	//定义一个字符变量 用于存储用户输入的十进制数
	DataType_t data = 0;
	printf("Please input a Decimal number :\n ");
	scanf("%d", &data);


	//对读取到的数进行判断
	if(data < 0 )
	{
		printf("Please input the correct number !\n");
		getchar();
		return;
	}
	//定义一个循环变量
	DataType_t i = 0;
	//对获取的非负十进制数进行取余操作,并且将余数存储进顺序栈中
	for (i = data; i > 16;i = i /16)
	{
		if(i>16)
		{
			//余数入栈
			if((i%16) > 9)
			{
				SeqStack_Push(Manager, (i % 16)+55);
			}
			else 
				SeqStack_Push(Manager, (i % 16)+48);

			continue;
		}

		SeqStack_Push(Manager, i+48);
	}

	SeqStack_Push(Manager, i+48);


	//输出十六进制数
	printf("%d = 0x", data);
	for (int i = Manager->Top;i>=0 ;i--)
	{
		printf("%c", SeqStack_Pop(Manager));
	}

	printf("\n");

	return;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
	//创建一个容量足够大的顺序栈
	SeqStack_t *SequenceStack = SeqStack_Create(1000000000);

	//执行进制转换算法
	while(1)
	{
		SeqStack_BaseConversion(SequenceStack );
	}



	return 0;
}

结果展示:

算法设计待优化点:

  • 顺序栈的容量是否能够随着用户输入值所需空间大小变化
  • 用户不输入整型数,算法怎么识别并返回初始状态

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