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Data Structures chap5 Stack

Data Structures chap5 Stack. 서국화 kookhwa@kunsan.ac.kr 군산대학교 통계컴퓨터과학과 IST 연구실 2012. 4. 13. 목 차. 스택 추상 데이터 타입 배열로 구현한 스택 연결 리스트로 구현한 스택 괄호 검사 수식의 계산 미로 탐색 문제. 스택 추상 데이터 타입 (1/2). 요소 (element ) : 스택에 저장되는 것. 스택 상단 (top ) : 데이터 입출력이 이루어지는 부분. C. B. 스택 하단 (bottom ). A.

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Data Structures chap5 Stack

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Presentation Transcript

  1. Data Structureschap5 Stack 서국화 kookhwa@kunsan.ac.kr 군산대학교 통계컴퓨터과학과 IST 연구실 2012. 4. 13

  2. 목 차 스택 추상 데이터 타입 배열로 구현한 스택 연결 리스트로 구현한 스택 괄호 검사 수식의 계산 미로 탐색 문제 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  3. 스택 추상 데이터 타입(1/2) 요소(element) : 스택에 저장되는 것 스택 상단(top) : 데이터 입출력이 이루어지는 부분 C B 스택 하단(bottom) A • 스택 • 후입 선출 입출력 형태의 자료구조 • 스택의 중간에서는 삭제 불가능 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  4. 스택 추상 데이터 타입 (2/2) • 스택의 연산 • Push : 삽입연산 • Pop : 삭제연산 • Is_empty : 공백 상태 확인 • Is_full : 포화 상태 확인 • Create : 스택 생성 • Peek : 요소 보기 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  5. 배열로 구현한 스택(1/6) top 1차원 배열 stack[ ] 4 4 3 3 2 2 1 1 0 0 -1 top -1 포화상태 공백상태 top 변수 : 스택에서 최근에 입력되었던 자료를 가리키는 변수 가장 먼저 들어온 요소는 stack[0]에, 가장 최근에 들어온 요소는 stack[top]에 저장 스택이 공백상태이면 top은 -1 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  6. 4 4 3 3 2 2 top 1 1 top 0 0 배열로 구현한 스택(2/6) push(S, x) if is_full(S) then error "overflow" elsetop←top+1           stack[top]←x push 연산 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  7. 4 4 3 3 2 2 top top 1 1 0 0 배열로 구현한 스택(3/6) pop(S, x) if is_empty(S) then error "underflow" elsee ← stack[top] top←top-1 return e pop 연산 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  8. 배열로 구현한 스택(4/6) is_empty(S) iftop = -1 then return TRUE else return FALSE is_full(S) iftop = (MAX_STACK_SIZE-1) then return TRUE else return FALSE 4 top 4 3 3 2 2 1 1 0 0 -1 top -1 포화상태 공백상태 is_empty, is_full연산의 구현 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  9. #include <stdio.h> #include <string.h> #define MAX_STACK_SIZE 100 #define MAX_STRING 100 typedefstruct { intstudent_no; char name[MAX_STRING]; char address[MAX_STRING]; } StackObject; StackObject stack[MAX_STACK_SIZE]; int top = -1; void initialize(){ top = -1; } intisEmpty(){ return (top == -1); } intisFull(){ return (top == (MAX_STACK_SIZE-1)); } 배열로 구현한 스택(5/6) 구조체 배열 스택 프로그램 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  10. 배열로 구현한 스택(6/6) void push(StackObject item){ if( isFull() ) { printf("stack is full\n"); } else stack[++top] = item; } StackObject pop() { if( isEmpty() ) { printf("stack is empty\n"); } else return stack[top--]; } void main(){ StackObjectie; StackObjectoe; strcpy(ie.name, "HongGilDong"); strcpy(ie.address, "Seoul"); ie.student_no = 20053001; push(ie); oe = pop(); printf("name: %s\n", oe.name); printf("address: %s\n", oe.address); printf("student number: %d\n", oe.student_no); } 구조체 배열 스택 프로그램 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  11. 3 9 7 연결 리스트로 구현한 스택(1/5) 동적으로 할당받은 메모리를 해제 시켜줘야 하기 때문에 4 3 top top 2 9 1 7 3 NULL 0 연결리스트를 이용하여 구현한 스택 장점 : 크기가 제한되지 않음 단점 : 구현이 복잡하고 삽입이나 삭제 시간이 오래 걸림 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  12. C A B D top NULL (2) (1) temp 연결 리스트로 구현한 스택 (2/5) 연결된 스택에서push 연산 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  13. top NULL temp C A B 연결 리스트로 구현한 스택 (3/5) 연결된 스택에서pop 연산 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  14. 연결 리스트로 구현한 스택 (4/5) #include <stdio.h> #include <malloc.h> typedefint element; typedefstructStackNode { element item; structStackNode *link; }StackNode; typedefstruct { StackNode *top; }LinkedStackType; void init(LinkedStackType *s){ s->top = NULL; } intis_empty(LinkedStackType *s){ return (s->top == NULL); } intis_full(LinkedStackType *s){ return 0; //스택의 사이즈 제한이 없으므로 항상 꽉 차 있지 않음. } void push(LinkedStackType *s, element item){ StackNode *temp = (StackNode *)malloc(sizeof(StackNode)); if( temp == NULL ){ fprintf(stderr, "메모리 할당에러\n"); return; } 연결된 스택에서 프로그램 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  15. else{ temp->item = item; temp->link = s->top; s->top = temp; } } element pop(LinkedStackType *s) { if( is_empty(s) ) { fprintf(stderr, "스택이 비어 있음\n"); exit(1); } else{ StackNode *temp=s->top; element item = temp->item; s->top = s->top->link; free(temp); return item; } } element peek(LinkedStackType *s) { if( is_empty(s) ) { fprintf(stderr, "스택이 비어 있음\n"); exit(1); } else{ return s->top->item; } } void main(){ LinkedStackType *s; push(&s, 1); push(&s, 2); push(&s, 3); printf("%d\n", pop(&s)); printf("%d\n", pop(&s)); printf("%d\n", pop(&s)); printf("%d\n", is_empty(&s)); } 연결 리스트로 구현한 스택 (5/7) 연결된 스택에서 프로그램 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  16. 괄호 검사 (1/5) { A [ (i+1 ) ]=0; } 비교 비교 비교 성공 [ { ( ( [ [ [ { { { { { • 잘못된 괄호 사용의 예 • {A[(i+1)]=0;} 오류 X • if((i==0) && (j==0) 괄호개수 부족 • A[(i+1])=0; 괄호 matching X IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  17. 괄호 검사 (2/5) if( ( i==0 ) && (j==0 ) ) 비교 비교 오류 ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( 괄호 검사 과정 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  18. 괄호 검사 (3/5) #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define MAX_STACK_SIZE 100 typedef char element; typedefstruct { element stack[MAX_STACK_SIZE]; int top; } StackType; // 스택 초기화 함수 void init(StackType *s){ s->top = -1; } // 공백 상태 검출 함수 intis_empty(StackType *s){ return (s->top == -1); } // 포화 상태 검출 함수 intis_full(StackType *s){ return (s->top == (MAX_STACK_SIZE-1)); } 괄호 검사 프로그램 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  19. 괄호 검사 (4/5) void push(StackType *s, element item) // 삽입함수 { if( is_full(s) ) { fprintf(stderr,"스택 포화 에러\n"); return; } else s->stack[++(s->top)] = item; } element pop(StackType *s) // 삭제함수 { if( is_empty(s) ) { fprintf(stderr, "스택 공백 에러\n"); exit(1); } else return s->stack[(s->top)--]; } intcheck_matching(char *in) { StackType s; char ch, open_ch; inti, n = strlen(in); init(&s); for (i = 0; i < n; i++) { ch = in[i]; switch(ch){ case '(': case '[': case '{': push(&s, ch); break; case ')': case ']': case '}': if(is_empty(&s)) return FALSE; 괄호 검사 프로그램 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  20. 괄호 검사 (5/5) else { open_ch = pop(&s); if ((open_ch == '(' && ch != ')') || (open_ch == '[' && ch != ']') || (open_ch == '{' && ch != '}')) { return FALSE; } break; } } } if(!is_empty(&s)) return FALSE; return TRUE; } int main(){ if( check_matching("{ A[(i+1)]=0; }") == TRUE ) printf("괄호검사성공\n"); else printf("괄호검사실패\n"); } 괄호 검사 프로그램 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  21. 수식의 계산 (1/4) • 수식 표기법 • 전위(prefix) : 연산자가 피연산자 앞에 위치 • 중위(infix) : 연산자가 피연산자 사이에 위치 • 후위(postfix) : 연산자가 피연산자 뒤에 위치 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  22. 수식의 계산 (2/4) 왜냐하면 후기표기방식을 쓰면괄호를 쓰지 않고도 우선순위가 표현되기 때문에 • 컴퓨터에서의 수식 계산순서 • 중위표기식을후위표기식으로 변환하여 계산 • 2+3*4 -> 234*+ = 14 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  23. 수식의 계산 (3/4) typedef char element; // 연산자의 우선순위를 반환한다. intprec(char op){ switch(op){ case '(': case ')': return 0; case '+': case '-': return 1; case '*': case '/': return 2; } return -1; } // 중위 표기 수식 -> 후위 표기 수식 void infix_to_postfix(char exp[]){ inti=0; char ch, top_op; intlen=strlen(exp); StackType s; init(&s); // 스택 초기화 for(i=0; i<len; i++){ ch = exp[i]; switch(ch){ case ‘+’ : case ‘-’ : case ‘*’ : case ‘/’ : // 연산자 // 스택에 있는 연산자의 우선순위가 더 크거나 같으면 출력 while(!is_empty(&s) && (prec(ch) <= prec(peek(&s)))) printf("%c", pop(&s)); push(&s, ch); break; 후위 표기 수식으로 변환하는 프로그램 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  24. 수식의 계산 (4/4) case ‘(’ : // 왼쪽 괄호 push(&s, ch); break; case ‘)’ : // 오른쪽 괄호 top_op = pop(&s); // 왼쪽 괄호를 만날때까지 출력 while( top_op != '(' ){ printf("%c", top_op); top_op = pop(&s); } break; default : // 피연산자 printf("%c", ch); break; } } while( !is_empty(&s) ) // 스택에 저장된 연산자들 출력 printf("%c", pop(&s)); } main(){ infix_to_postfix("(2+3)*4+9"); } 후위 표기 수식으로 변환하는 프로그램 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  25. 미로 탐색 문제 (1/4) 입구 출구 현재의 위치에서 이동 가능한 모든 경로를 스택에 저장해놓았다가 막다른 길을 만나면 스택에서 다음 탐색 위치를 꺼내는 원리를 이용함 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  26. 미로 탐색 문제 (2/4) 미로탐색 원리 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  27. 미로 탐색 문제 (3/4) #include <stdio.h> #include <string.h> #define MAZE_SIZE 6 typedefstruct { short r; short c; } element; element here={1,0}, entry={1,0}; char maze[MAZE_SIZE][MAZE_SIZE] = { {'1', '1', '1', '1', '1', '1'}, {'e', '0', '1', '0', '0', '1'}, {'1', '0', '0', '0', '1', '1'}, {'1', '0', '1', '0', '1', '1'}, {'1', '0', '1', '0', '0', 'x'}, {'1', '1', '1', '1', '1', '1'}, }; void push_loc(StackType *s, int r, int c){ if( r < 0 || c < 0 ) return; if( maze[r][c] != '1' && maze[r][c] != '.' ){ element tmp; tmp.r = r; tmp.c = c; push(s, tmp); } } 미로 탐색 프로그램 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  28. 미로 탐색 문제 (4/4) void main(){ intr,c; StackType s; init(&s); here=entry; while ( maze[here.r][here.c]!='x' ){ //x는 도착지점 r = here.r; c = here.c; maze[r][c] = '.'; pushLoc(r-1,c); pushLoc(r+1,c); pushLoc(r,c-1); pushLoc(r,c+1); if( is_empty(&s) ){ printf("실패\n"); return; } else here = pop(&s); } //while문 끝 printf("성공\n"); } 미로 탐색 프로그램 IST (Information Sciences & Technology) Laboratory

  29. 감사합니다 서국화 kookhwa@kunsan.ac.kr

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