順序棧習題

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題目： ​ 設計一個進位轉換程式，使用順序棧設計一個把十進位數轉換為十六進位數的介面，實現當通過鍵盤輸入一個非負的十進位數，可以在終端輸出對應的十六進位數。 例如： 100 --> 0x64 --> 100%16 = 4 --> 100/16 = 6 6%16 = 6 題目分析： ​ 該題需要對用戶 ...


題目：

​ 設計一個進位轉換程式，使用順序棧設計一個把十進位數轉換為十六進位數的介面，實現當通過鍵盤輸入一個非負的十進位數，可以在終端輸出對應的十六進位數。

例如：

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

題目分析：

​ 該題需要對用戶輸入的十進位數用短除法取餘，並且把取餘的數從棧頂存儲到順序棧中，在從棧頂依次輸出數據，體現棧的”先進後出“的特點；

  • 因為轉換的是十六進位，所以需要考慮當餘數大於9時用字母A~F進行表示；

  • 順序棧記憶體儲的數據會存在字母A~F情況，所以在出棧輸出時，統一採用 ”%c”輸出，那麼在入棧時，需將存儲的數據轉換成ASII碼進行存儲

  • 因為採用的是順序棧，需要提前決定棧的容量，所以需要創建一個足夠大的順序棧

    演算法實現：

    /*********************************************************************
*
*	name	 :	SeqStack_BaseConversion
*	function : 根據用戶輸入的非負數十進位數，利用順序棧轉換為十六進位數
				併在終端輸出
*	argument :  
*				@Manager  :順序棧的地址
*				
*	retval	 :  調用成功返回新的棧地址
*	author	 :  [email protected]
*	date	 :  2024/04/25
* 	note	 :  none
* 	
* *****************************************************************/
void SeqStack_BaseConversion(SeqStack_t *Manager)
{
	//定義一個字元變數 用於存儲用戶輸入的十進位數
	DataType_t data = 0;
	printf("Please input a Decimal number :\n ");
	scanf("%d", &data);


	//對讀取到的數進行判斷
	if(data < 0 )
	{
		printf("Please input the correct number !\n");
		getchar();
		return;
	}
	//定義一個迴圈變數
	DataType_t i = 0;
	//對獲取的非負十進位數進行取餘操作，並且將餘數存儲進順序棧中
	for (i = data; i > 16;i = i /16)
	{
		if(i>16)
		{
			//餘數入棧
			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);


	//輸出十六進位數
	printf("%d = 0x", data);
	for (int i = Manager->Top;i>=0 ;i--)
	{
		printf("%c", SeqStack_Pop(Manager));
	}

	printf("\n");

	return;
}

整體代碼展示：

/*******************************************************************
 *
 *	file name:	SequenceStack_demo.c
 *	author	 :  [email protected]
 *	date	 :  2024/04/25
 *	function :  該案例是利用順序棧實現一個將十進位轉換成十六進位
 * 	note	 :  None
 *
 *	CopyRight (c)  2023-2024   [email protected]   All Right Reseverd
 *
 * *****************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdlib.h>

//指的是順序棧中的元素的數據類型，用戶可以根據需要進行修改
typedef int  DataType_t;

//構造記錄順序棧SequenceStack各項參數(棧底地址+棧容量+棧頂元素的下標)的結構體
typedef struct SequenceStack
{
	DataType_t * Bottom;		//記錄棧底地址
	unsigned int Size;			//記錄棧容量
	int			 Top;      		//記錄棧頂元素的下標	

}SeqStack_t;
/*********************************************************************
*
*	name	 :	SeqStack_Create
*	function :  創建一個空的順序棧，併為記錄順序棧信息的結構體
				申請堆記憶體，併進行初始化即可！
*	argument :  
*				@size  :棧的容量大小
*				
*	retval	 :  調用成功返回順序棧的地址
*	author	 :  [email protected]
*	date	 :  2024/04/25
* 	note	 :  none
* 	
* *****************************************************************/
//創建順序表並對順序棧進行初始化
SeqStack_t * SeqStack_Create(unsigned int size)
{
	//1.利用calloc為順序棧的管理結構體申請一塊堆記憶體
	SeqStack_t *Manager = (SeqStack_t *)calloc(1,sizeof(SeqStack_t));

	if(NULL == Manager)
	{
		perror("calloc memory for manager is failed");
		exit(-1); //程式異常終止
	}

	//2.利用calloc為所有元素申請堆記憶體
	Manager->Bottom = (DataType_t *)calloc(size,sizeof(DataType_t));

	if (NULL == Manager->Bottom)
	{
		perror("calloc memory for Stack is failed");
		free(Manager);
		exit(-1); //程式異常終止
	}

	//3.對管理順序棧的結構體進行初始化（元素容量 + 最後元素下標）
	Manager->Size = size;	//對順序棧中的容量進行初始化
	Manager->Top = -1;		//由於順序棧為空，則棧頂元素的下標初值為-1
	
	return Manager;
}
/*********************************************************************
*
*	name	 :	SeqStack_IsFull
*	function : 判斷順序棧是否已滿
*	argument :  
*				@Manager  :順序棧的地址
*				
*	retval	 :  調用成功返回bool型，滿了則返回true，沒滿返回false
*	author	 :  [email protected]
*	date	 :  2024/04/25
* 	note	 :  none
* 	
* *****************************************************************/
bool SeqStack_IsFull(SeqStack_t *Manager)
{
	return (Manager->Top + 1 == Manager->Size) ? true : false;
}
/*********************************************************************
*
*	name	 :	SeqStack_Push
*	function : 根據棧的特性，把新元素從棧頂入棧，也就是從數組的尾部進行元素插入
*	argument :  
*				@Manager  :順序棧的地址
				@Date  	  :要入棧的數據
*				
*	retval	 :  調用成功返回bool型，滿了則返回true，沒滿返回false
*	author	 :  [email protected]
*	date	 :  2024/04/25
* 	note	 :  none
* 	
* *****************************************************************/
//入棧
bool SeqStack_Push(SeqStack_t *Manager, DataType_t Data)
{
	//1.判斷順序棧是否已滿
	if ( SeqStack_IsFull(Manager) )
	{
		printf("SeqStack Full is Full!\n");
		return false;
	}

	//2.如果順序棧有空閑空間，則把新元素添加到順序棧的棧頂
	Manager->Bottom[++Manager->Top] = Data;

	return true;
}

/*********************************************************************
*
*	name	 :	SeqStack_IsEmpty
*	function : 	判斷順序棧是否為空
*	argument :  
*				@Manager  :順序棧的地址
*				
*	retval	 :  調用成功返回bool型，空了則返回true，沒空返回false
*	author	 :  [email protected]
*	date	 :  2024/04/25
* 	note	 :  none
* 	
* *****************************************************************/
bool SeqStack_IsEmpty(SeqStack_t *Manager)
{
	return (-1 == Manager->Top) ? true : false;
}
/*********************************************************************
*
*	name	 :	SeqStack_Pop
*	function : 根據棧的特性，把元素從棧頂出棧，也就是把元素從數組的尾部把元素刪除
*	argument :  
*				@Manager  :順序棧的地址
*				
*	retval	 :  調用成功返回新的棧地址
*	author	 :  [email protected]
*	date	 :  2024/04/25
* 	note	 :  none
* 	
* *****************************************************************/
//出棧
DataType_t SeqStack_Pop(SeqStack_t *Manager)
{
	DataType_t temp = 0;  //用於存儲出棧元素的值

	//1.判斷順序棧是否為空
	if ( SeqStack_IsEmpty(Manager) )
	{
		printf("SeqStack is Empty!\n");
		return;
	}
	
	//2.由於刪除了一個元素，則需要讓順序棧的棧頂元素下標-1
	temp = Manager->Bottom[Manager->Top--];

	return temp;
}

/*********************************************************************
*
*	name	 :	SeqStack_BaseConversion
*	function : 根據用戶輸入的非負數十進位數，利用順序棧轉換為十六進位數
				併在終端輸出
*	argument :  
*				@Manager  :順序棧的地址
*				
*	retval	 :  調用成功返回新的棧地址
*	author	 :  [email protected]
*	date	 :  2024/04/25
* 	note	 :  none
* 	
* *****************************************************************/
void SeqStack_BaseConversion(SeqStack_t *Manager)
{
	//定義一個字元變數 用於存儲用戶輸入的十進位數
	DataType_t data = 0;
	printf("Please input a Decimal number :\n ");
	scanf("%d", &data);


	//對讀取到的數進行判斷
	if(data < 0 )
	{
		printf("Please input the correct number !\n");
		getchar();
		return;
	}
	//定義一個迴圈變數
	DataType_t i = 0;
	//對獲取的非負十進位數進行取餘操作，並且將餘數存儲進順序棧中
	for (i = data; i > 16;i = i /16)
	{
		if(i>16)
		{
			//餘數入棧
			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);


	//輸出十六進位數
	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[])
{
	//創建一個容量足夠大的順序棧
	SeqStack_t *SequenceStack = SeqStack_Create(1000000000);

	//執行進位轉換演算法
	while(1)
	{
		SeqStack_BaseConversion(SequenceStack );
	}



	return 0;
}

結果展示：

image

演算法設計待優化點：

  • 順序棧的容量是否能夠隨著用戶輸入值所需空間大小變化
  • 用戶不輸入整型數，演算法怎麼識別並返回初始狀態

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