1
#include <iostream>
2
using namespace std;
3
// 基于数组实现的堆栈类
4
template <typename T> // 使用模板支持任意类型
5
class Stack {
6
public:
7
    // 构造函数：创建指定容量的堆栈
8
    explicit Stack(size_t capacity = 10) {
9
        this->capacity_ = capacity;
10
        data_ = new T[capacity_]; // 动态分配数组
11
        top_ = -1; // 栈顶指针初始化为-1，表示空栈
12
    }
13

14
    // 析构函数：释放动态分配的内存
15
    ~Stack() {
16
        delete[] data_;
17
        data_ = nullptr;
18
        capacity_ = 0;
19
        top_ = -1;
20
    }
21
    // 入栈操作
22
    bool Push(const T& value) {
23
        if (IsFull()) {
24
            cout << "栈已满，无法入栈!" << endl;
25
            return false;
26
        }
27
        data_[++top_] = value; // 先递增栈顶指针，再存储元素
28
        return true;
29
    }
30

31
    // 出栈操作
32
    bool Pop() {
33
        if (IsEmpty()) {
34
            cout << "栈为空，无法出栈!" << endl;
35
            return false;
36
        }
37
        --top_; // 仅需递减栈顶指针
38
        return true;
39
    }
40

41
    // 获取栈顶元素（不修改栈）
42
    T& Top() {
43
        if (IsEmpty()) {
44
            throw runtime_error("栈为空，无法获取栈顶元素!");
45
        }
46
        return data_[top_];
47
    }
48

49
    // 获取栈顶元素（const版本）
50
    const T& Top() const {
51
        if (IsEmpty()) {
52
            throw runtime_error("栈为空，无法获取栈顶元素!");
53
        }
54
        return data_[top_];
55
    }
56

57
    // 检查栈是否为空
58
    bool IsEmpty() const {
59
        return top_ == -1;
60
    }
61

62
    // 检查栈是否已满
63
    bool IsFull() const {
64
        return top_ == static_cast<int>(capacity_) - 1;
65
    }
66

67
    // 获取栈的当前大小
68
    size_t Size() const {
69
        return top_ + 1;
70
    }
71

72
    // 获取栈的容量
73
    size_t Capacity() const {
74
        return capacity_;
75
    }
76

77
    // 清空栈
78
    void Clear() {
79
        top_ = -1; // 直接将栈顶指针重置为-1
80
    }
81

82
    // 打印栈中元素
83
    void Print() const {
84
        if (IsEmpty()) {
85
            cout << "栈为空!" << endl;
86
            return;
87
        }
88

89
        cout << "栈内元素（从栈顶到栈底）：";
90
        for (int i = top_; i >= 0; --i) {
91
            cout << data_[i] << " ";
92
        }
93
        cout << endl;
94
    }
95
private:
96
    T* data_;       // 存储元素的动态数组
97
    size_t capacity_; // 栈的容量
98
    int top_;       // 栈顶指针，-1表示空栈
99
    // 禁止拷贝构造和赋值操作（可选）
100
    Stack(const Stack&) = delete;
101
    Stack& operator=(const Stack&) = delete;
102
};
103
// 测试函数
104
void TestStack() {
105
    Stack<int> stack(5); // 创建容量为5的整型堆栈
106
    // 测试入栈
107
    cout << "=== 测试入栈操作 ===" << endl;
108
    stack.Push(10);
109
    stack.Push(20);
110
    stack.Push(30);
111
    stack.Print();
112
    // 测试栈顶元素
113
    cout << "\n=== 测试栈顶元素 ===" << endl;
114
    cout << "当前栈顶元素：" << stack.Top() << endl;
115
    // 测试栈大小
116
    cout << "\n=== 测试栈大小 ===" << endl;
117
    cout << "当前栈大小：" << stack.Size() << endl;
118
    cout << "栈容量：" << stack.Capacity() << endl;
119
    // 测试出栈
120
    cout << "\n=== 测试出栈操作 ===" << endl;
121
    stack.Pop();
122
    cout << "出栈后栈大小：" << stack.Size() << endl;
123
    // 测试判空和判满
124
    cout << "\n=== 测试判空和判满 ===" << endl;
125
    cout << "栈是否为空：" << (stack.IsEmpty() ? "是" : "否") << endl;
126
    // 测试栈满情况
127
    cout << "\n=== 测试栈满情况 ===" << endl;
128
    stack.Push(40);
129
    stack.Push(50);
130
    stack.Push(60); // 超出容量，应该失败
131
    cout << "栈是否已满：" << (stack.IsFull() ? "是" : "否") << endl;
132
    // 测试清空栈
133
    cout << "\n=== 测试清空栈 ===" << endl;
134
    stack.Clear();
135
    cout << "清空后栈大小：" << stack.Size() << endl;
136
}
137
int main() {
138
    TestStack();
139
    return 0;
140
}