C++栈数据结构实现（从零开始掌握栈的原理与代码编写）

什么是栈？

栈是一种线性数据结构，只允许在一端进行插入和删除操作，这一端称为“栈顶”（Top）。另一端称为“栈底”（Bottom），是固定的。

栈的常见操作包括：

• push()：将元素压入栈顶
• pop()：弹出栈顶元素
• top() 或 peek()：查看栈顶元素但不删除
• isEmpty()：判断栈是否为空
• size()：返回栈中元素个数

用C++实现栈（基于数组）

我们可以使用 C++ 的数组来手动实现一个栈。下面是一个完整的、易于理解的实现：

#include <iostream>#include <stdexcept> // 用于异常处理const int MAX_SIZE = 100; // 栈的最大容量class Stack {private:    int data[MAX_SIZE]; // 存储栈元素的数组    int topIndex;       // 栈顶索引（-1 表示空栈）public:    // 构造函数    Stack() {        topIndex = -1;    }    // 判断栈是否为空    bool isEmpty() {        return topIndex == -1;    }    // 判断栈是否已满    bool isFull() {        return topIndex == MAX_SIZE - 1;    }    // 压入元素    void push(int value) {        if (isFull()) {            throw std::overflow_error("栈已满，无法压入新元素！");        }        data[++topIndex] = value;    }    // 弹出元素    int pop() {        if (isEmpty()) {            throw std::underflow_error("栈为空，无法弹出元素！");        }        return data[topIndex--];    }    // 查看栈顶元素    int peek() {        if (isEmpty()) {            throw std::underflow_error("栈为空，无栈顶元素！");        }        return data[topIndex];    }    // 获取栈大小    int size() {        return topIndex + 1;    }};

如何使用这个栈？

下面是一个简单的使用示例，演示了如何创建栈、压入和弹出元素：

int main() {    Stack s;    std::cout << "压入元素 10, 20, 30...\n";    s.push(10);    s.push(20);    s.push(30);    std::cout << "栈顶元素是: " << s.peek() << std::endl; // 输出 30    std::cout << "栈的大小: " << s.size() << std::endl;   // 输出 3    std::cout << "依次弹出元素:\n";    while (!s.isEmpty()) {        std::cout << s.pop() << " "; // 输出 30 20 10    }    std::cout << std::endl;    return 0;}

注意事项与扩展

上面的实现使用了固定大小的数组，因此有容量限制。在实际开发中，你可以：

• 使用动态数组（如 std::vector）实现可变大小的栈
• 使用链表实现栈，避免预设容量
• 使用 C++ 标准库中的 std::stack（但学习手动实现有助于理解原理）

掌握 C++栈实现 是学习更复杂算法（如深度优先搜索、表达式求值等）的基础。这也是 数据结构入门 的关键一步。

总结

通过本教程，你已经学会了：

• 栈的基本概念和操作
• 如何用 C++ 手动实现一个基于数组的栈
• 如何安全地处理栈满和栈空的情况

希望这篇 C++编程教程 能帮助你打下坚实的数据结构基础！继续练习，尝试用链表实现栈，或解决一些栈相关的经典问题（如括号匹配、逆波兰表达式等）。

记住：理解 栈数据结构 是迈向高级编程的重要一步！