本日は配列を用いたスタックのC++実装について学習しました。これはポインタ方式と多くの点で異なります。

ポインタ方式では、スタックの初期化時にヘッドノードを確保し、プッシュ操作では新しいノードを割り当て、ポップ操作ではノードを解放します。これらのノードはすべて最初の位置に配置され、トップ要素を取得する際にはS->next->dataを参照します。

一方で配列方式では、単一のノードのみを確保し、その構造体内部には配列の最大サイズ、スタックトップのインデックス、整数型配列を指すポインタ（新しい要素の格納や削除に使用）が含まれます。

S->topOfStack == -1 の場合、スタックは空です。 S->topOfStack == S->capacity - 1 の場合、スタックは満杯です。

1、ノードの宣言

1     struct Node
2     {
3         int capacity;    // 配列の最大サイズ
4         int topOfStack;  // スタックトップのインデックス。空の場合-1、要素追加時に+1される
5         int *Array;      // 整数配列を指すポインタ
6     };
7     typedef struct Node stack;

2、空スタックおよび満杯スタックの判定

1 int stackArray::isEmpty(stack *S)
2 {
3     return S->topOfStack == emptyTOS;
4 }
5 int stackArray::isFull(stack *S)
6 {
7     return S->topOfStack == S->capacity - 1;
8 }

3、スタックの作成

 1 stackArray::stack *stackArray::createStack(int maxElements)
 2 {
 3     if (maxElements < minStackSize)
 4         cout << "スタックの領域が小さすぎます。maxElementsの値を増やしてください！" << endl;
 5 
 6     stack *S;
 7     S = (stack*)new(stack);
 8     if (S == NULL)
 9         cout << "メモリ不足！" << '\n';
10 
11     S->Array = new int[maxElements];
12     if (S->Array == NULL)
13         cout << "メモリ不足！" << '\n';
14 
15     S->topOfStack = emptyTOS;   // スタックトップのインデックスを-1に設定して空状態とする
16     S->capacity = maxElements;  // 配列の最大サイズを設定
17     makeEmpty(S);
18     return S;
19 }

5、プッシュ・トップ・ポップ操作

 1 stackArray::stack *stackArray::push(stack *S)
 2 {
 3     if (isFull(S))
 4     {
 5         cout << "スタックが満杯です！" << endl;
 6         return 0;
 7     }
 8     int x = 0;
 9     cout << "プッシュするデータを入力してください：" << endl;
10     scanf_s("%d", &x);
11     S->Array[++S->topOfStack] = x;    
12     return S;
13 }
14 int stackArray::top(stack *S)
15 {
16     if (isEmpty(S))        // 空チェック
17     {
18         cout << "空のスタックです！" << endl;
19         return -1;
20     }
21     else
22         return S->Array[S->topOfStack];
23 }
24 stackArray::stack *stackArray::pop(stack *S)
25 {
26     if (isEmpty(S))        // 空チェック
27     {
28         cout << "空のスタックです！" << endl;
29         return 0;
30     }
31     else
32     {
33         S->topOfStack--;
34         return S;
35     }
36 }

6、メイン関数

 1 int main(int argc, char * argv[])
 2 {
 3     cout << '\n' << "***************************************" << '\n' << '\n';
 4     cout << "スタック配列の世界へようこそ！" << '\n';
 5     cout << '\n' << "***************************************" << '\n' << '\n';
 6 
 7     int i = 1;
 8     int j = 0;
 9     int topElement = 0;
10     stackArray *a = new stackArray;
11     stackArray::stack *S = NULL;
12     //int x = 0;
13     while (i)
14     {
15         cout << '\n' << "***************************************" << '\n';
16         cout << " 0 : スタック終了 " << '\n';
17         cout << " 1 : スタック作成 " << '\n';
18         cout << " 2 : スタックのトップ要素を表示 " << '\n';
19         cout << " 3 : 要素をプッシュ " << '\n';
20         cout << " 4 : 要素をポップ " << '\n';
21         cout << "***************************************" << '\n';
22         cout << "上記の番号から機能を選択してください：" << '\n';
23         scanf_s("%d", &j);
24 
25         switch (j)
26         {
27         case 1:
28             cout << "スタック作成開始：" << '\n';
29             S = a->createStack(5);
30             break;
31         case 2:
32             topElement = a->top(S);
33             cout << "スタックのトップ要素：" << topElement;
34             break;
35         case 3:
36             cout << "プッシュ開始：" << '\n';
37             S = a->push(S);
38             break;
39         case 4:
40             cout << "ポップ開始：" << '\n';
41             S = a->pop(S);
42             break;
43         default:
44             cout << "スタックを終了します。" << '\n';
45             a->disposeStack(S);
46             i = 0;
47             break;
48         }
49 
50     }

51     return 0;
52 }

動作はポインタ方式と同等であり、詳細な説明は省略します。