c++ - 无法使用喜欢的列表在堆栈中实现正确的(下溢保护)弹出/查看方法

Question

好的，我正在为我的 C++ 作业尝试使用链表编写堆栈弹出方法。让我先向您展示节点和列表类，然后再告诉您问题:

class Node
{
public:
    int data;
    Node* next;

    Node(int data, Node* next = 0)
    {
        this->data = data;
        this->next = next;
    }
};
class List
{
private:
  Node* head; // no need for the tail when using the list for implementing a stack

public:
    List()
    {
        head = 0;
    }
    void add_to_head(int  data)
    {
        if(head == 0)
        {
            head = new Node(data);
        }
        else 
        {
            head = new Node(data, head);
        }
    }

    Node* get_head()
    {
        return head;
    }

    // this deletes the head element and makes 'head' points to the node after it.
    void delete_head()
    {
        // storing the head so that we could delete it afterwards.
        Node* temp = head;

        // making the head point to the next element.
        head = temp->next;

        // freeing memory from the deleted head.
        delete(temp);
    }
};

现在这是堆栈:

class stack
{
private: 
    List* list;

public:
  stack()
  {
      list = new List();
      flush();
  }
  void push(int value)
  {
      list->add_to_head(value);
  }
  bool pop(int& value_to_fill)
  {
      if(is_empty())
      {
        return false; // underflow...
      }

      value_to_fill = list->get_head()->data;

     // deleting the head. NOTE that head will automatically point to the next element after deletion 
     // (check out the delete_head definition)
     list->delete_head();

     return true; // popping succeed.
  }
  bool peek(int& value_to_fill)
  {
    if(is_empty())
    {
       return false;
    }
    value_to_fill = list->get_head()->data;
    return true;
  }
 // other stuff...
};

现在的问题是 pop 和 peek，我只是觉得它们不方便。不应为 pop 和 peek 提供任何参数，但如果我这样做:

int peek()
{
  if(is_empty())
    // what should I do here?
  return list->get_head()->data;
}
int pop()
{
  if(is_empty())
    // same thing here.

  // deleting the tos then returning it.
  // I know this is not what the pop in the STL stack does, but I like it this way
    int tos = list->get_head()->data;
    list->delete_head();
    return tos;
}

发生下溢时，我不知道该怎么办。我不能只返回 -1 或 0 或类似的东西，因为这看起来就像我弹出 -1 或 0(tos == -1 或 0)有没有一种方法可以编写反下溢 pop/peek 而无需通过引用传递任何内容？

Answer 1

这是规范的问题。有几种可能的解决方案:

• 将堆栈不为空作为 pop 的先决条件。这是客户有责任确保这一点(可能通过调用is_empty() 在弹出之前)，并且违反了前提条件导致断言失败。

• 如果栈为空则抛出异常。这是最明显的解决方案，但可能是最不普遍适用的。

• 不要让 pop 返回一个值(或者让它返回你的 bool)。到获取顶部元素，您有一个单独的函数 tos() 和一个客户端谁想要两者都需要两个函数调用:x = s.tos(); s.pop();。例如，这就是标准所做的。在实践中，往往首选方法，因为对于复制可能抛出的类型(例如std::string), 不可能实现 pop 返回一个值并且给予强有力的异常(exception)保证。 (不管这是不是问题是另一个问题，但在特定情况下可能会出现问题，并且它是选择标准背后的动机，其中没有流行函数返回一个值。)

最后，重要的是你定义接口(interface)，所以您的用户知道会发生什么。

顺便说一句，您不需要 add_to_head 中的 if。如果 head ==
NULL，你将用第二个参数调用构造函数NULL，所以在这两种情况下您也可以只传递 head。

(我将跳过使用链表效率非常低的事实栈的实现方式，既然代码明显是学习练习。)