使用C++數組實現簡單的棧數據結構
棧是一種后進先出（LIFO）的數據結構，它只允許在一端（稱為棧頂）進行插入和刪除操作。在C++中，我們可以使用數組來實現棧的基本功能。本文將介紹如何使用C++數組來實現一個簡單的棧，并通過代碼示例詳細解釋棧的基本操作。
一、棧的基本概念
棧（Stack）是一種特殊的線性數據結構，它具有以下特性：
- 只能在棧頂進行插入和刪除操作。
- 棧是后進先出（Last In First Out, LIFO）的數據結構。
棧的基本操作包括：
- push：在棧頂插入一個元素。
- pop：刪除并返回棧頂的元素。
- top：返回棧頂的元素，但不刪除。
- isEmpty：檢查棧是否為空。
二、使用C++數組實現棧
在C++中，數組是一種內置的數據結構，我們可以使用它來模擬棧的行為。下面我將詳細解析這個代碼中的每個部分：
1.類定義
class Stack {
private:
int topIndex; // 棧頂索引，-1表示棧空
const int maxSize; // 棧的最大容量，由構造函數設置并保持不變
int* stackArray; // 指向整數數組的指針，該數組用于存儲棧中的元素
public:
// ... 構造函數、析構函數和成員函數
};private部分定義了三個成員變量：topIndex（棧頂索引）、maxSize（棧的最大容量）和stackArray（指向棧數組的指針）。
public部分定義了構造函數、析構函數和棧的基本操作函數。
2.構造函數
Stack(int size) : maxSize(size), topIndex(-1) {
stackArray = new int[maxSize];
}構造函數接收一個整數size作為參數，并初始化maxSize和topIndex。
使用new運算符動態分配一個整數數組，其大小為maxSize，并讓stackArray指向它。
3.析構函數
~Stack() {
delete[] stackArray;
}析構函數在對象被銷毀時調用，用于釋放stackArray指向的動態分配的內存。
4.入棧操作（push）
void push(int value) {
if (topIndex >= maxSize - 1) {
throw std::out_of_range("Stack is full!");
}
stackArray[++topIndex] = value;
}首先檢查棧是否已滿（topIndex >= maxSize - 1）。
如果棧未滿，則先將topIndex加1，然后在新的topIndex位置存儲value。
5.出棧操作（pop）
int pop() {
if (isEmpty()) {
throw std::out_of_range("Stack is empty!");
}
return stackArray[topIndex--];
}首先調用isEmpty函數檢查棧是否為空。
如果棧非空，則返回當前topIndex位置的元素，并將topIndex減1。
6.查看棧頂元素（top）
int top() const {
if (isEmpty()) {
throw std::out_of_range("Stack is empty!");
}
return stackArray[topIndex];
}同樣先檢查棧是否為空。
如果棧非空，則返回當前topIndex位置的元素，但不修改topIndex。
7.檢查棧是否為空（isEmpty）
bool isEmpty() const {
return topIndex == -1;
}如果topIndex等于-1，則棧為空，返回true；否則返回false。
8.主函數（main）
int main() {
try {
Stack stack(5); // 創建一個容量為5的棧實例
// ... 執行棧操作，包括push、pop和top
} catch (const std::out_of_range& e) {
std::cerr << "Error: " << e.what() << std::endl;
return 1;
}
return 0;
}在main函數中，使用try-catch塊來捕獲可能由棧操作拋出的std::out_of_range異常。
創建一個Stack對象，并對其進行一系列操作，包括入棧、出棧和查看棧頂元素。
總結
這個簡單的棧實現使用C++數組作為底層數據結構，并通過封裝提供了棧的基本操作接口。它遵循棧的后進先出（LIFO）原則，并通過異常處理機制提供了錯誤檢查。在實際應用中，這種數據結構對于需要按照特定順序處理元素的場景非常有用。
