Фундаментальные алгоритмы и структуры данных в Delphi

Второй вариант реализации, делегирование, - чисто в духе Delphi. Класс стека можно организовать именно таким образом. Конструктор Create будет создавать новый экземпляр класса TtdSingleLinkList и устанавливать курсор после начального узла, деструктор Destroy будет уничтожать созданный конструктором экземпляр. Метод Push будет пользоваться экземпляром класса для вставки элемента в позицию курсора, а метод Pop будет удалять элемент в позиции курсора, предварительно сохранив его значение. Вполне реализуемое решение.

Тем не менее, мы будем писать класс TtdStack, исходя из первых принципов. TtdStack - простой класс, и за счет этого мы попытаемся увеличить его быстродействие и эффективность.

Листинг 3.18. Класс TtdStack

TtdStack = class private

FCount : longint;

FDispose : TtdDisposeProc;

FHead : PslNode;

FName : TtdNameString;

protected

procedure sError(aErrorCode : integer;

const aMethodName : TtdNameString);

class procedure sGetNodeManager;

public

constructor Create(aDispose : TtdDisposeProc);

destructor Destroy; override;

procedure Clear;

function Examine : pointer;

function IsEmpty : boolean;

function Pop : pointer;

procedure Push(aItem : pointer);

property Count : longint read FCount;

property Name : TtdNameString read FName write FName;

end;

Метод Examine возвращает первый элемент стека, не выталкивая его из стека. Он бывает очень удобным в использовании, поскольку не требует выталкивания элемента с последующим заталкиванием. Метод IsEmpty возвращает значение true, если стек пуст, что эквивалентно проверке равенства нулю свойства Count.

Листинг 3.19. Методы Examine и Is Empty для класса TtdStack

function TtdStack.Examine : pointer;

begin

if (Count = 0) then

sError(tdeStackIsEmpty, 'Examine');

Result := FHead^.slnNext^.slnData;

end;

function TtdStack.IsEmpty : boolean;

begin

Result := (Count = 0);

end;

Конструктор Create работает аналогично конструктору класса односвязного списка. Он проверяет, существует ли диспетчер узлов, а затем с помощью диспетчера распределяет фиктивный начальный узел, который, естественно, ни на что не указывает. Деструктор Destroy очищает стек и освобождает фиктивный начальный узел, FHead, возвращая его диспетчеру узлов.

Листинг 3.20. Конструктор и деструктор класса TtdStack

constructor TtdStack.Create(aDispose : TtdDisposeProc);

begin

inherited Create;

{сохранить процедуру удаления}

FDispose := aDispose;

{получить диспетчер узлов}

sGetNodeManager;

{распределить начальный узел}

FHead := PslNode (SLNodeManager.AllocNode);

FHead^.slnNext := nil;

FHead^.slnData := nil;

end;

destructor TtdStack.Destroy;

begin

{удалить все оставшиеся узлы; очистить начальный фиктивный узел}

if (Count <> 0) then

Clear;

SLNodeManager.FreeNode(FHead);

inherited Destroy;

end;

Заталкивание элемента в стек и выталкивание его из стека представляют собой короткие процедуры. Push распределяет новый узел при помощи диспетчера узлов и вставляет его после фиктивного начального узла. Метод Pop перед удалением связей узла с фиктивным узлом с помощью алгоритма "удалить после" проверяет, существует ли в стеке хотя бы один узел. Затем он возвращает элемент и освобождает узел, возвращая его диспетчеру узлов.

Листинг 3.21. Методы Push и Pop класса TtdStack

procedure TtdStack.Push(aItem : pointer);

var

Temp : PslNode;

begin

{распределить новый узел и поместить его в начало стека}

Temp := PslNode(SLNodeManager.AllocNode);

Temp^.slnData := aItem;

Temp^.slnNext := FHead^.slnNext;

FHead^.slnNext := Temp;

inc(FCount);

end;

function TtdStack.Pop : pointer;

var

Temp : PslNode;

begin

if (Count = 0) then

sError(tdeStackIsEmpty, 'Pop');

{обратите внимание, что даже если это возможно, мы не удаляем данные узла; этот метод должен возвращать данные}

Temp := FHead^.slnNext;

Result := Temp^.slnData;

FHead^.slnNext := Temp^.slnNext;

SLNodeManager.FreeNode(Temp);

dec(FCount);

end;

Полный код класса TtdStack можно найти на Web-сайте издательства, в разделе материалов. После выгрузки материалов отыщите среди них файл TDStkQue.pas.

Стеки на основе массивов

После написания класса стека, основанного на связном списке, давайте перейдем к исследованию стеков, реализованных на базе массивов. Причина для организации такого класса заключается в том, что во многих случаях реализация стека на одном из простых типов (например, char или double) гораздо проще в случае применения массивов.

Ради простоты, в качестве базового массива возьмем класс TList. Другими словами, мы создадим класс стека указателей. В предыдущей версии стека операция Push вставляла узел в начало списка, а операция Pop выбирала узел из начала списка. Это не самый эффективный метод работы с массивами. Вставка в начало списка принадлежит к классу операций О(n), а нам желательно разработать операцию класса O(1), как в ситуации со связными списками, Поэтому при заталкивании и выталкивании элемента мы будем вставлять и удалять элемент в конце списка.

Рисунок 3.8.

Использование массива для организации стека

Рассмотрим интерфейс класса TtdArrayStack. Как видите, его раздел public полностью соответствует разделу public класса TtdStack.