作者简介:一名在后端领域学习,并渴望能够学有所成的追梦人。
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系列专栏:初出茅庐C语言、数据结构
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欢迎进来的小伙伴,如果小伙伴们在学习的过程中,发现有需要纠正的地方,烦请指正,希望能够与诸君一同成长!
栈是一种特殊的线性表,其只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作。进行数据插入和删除操作的一端称为栈顶,另一端称为栈底,栈中的数据元素遵守后进先出LIFO(Last In First Out)的原则。
压栈:栈的插入操作叫做压栈/入栈/进栈,入数据在栈顶。
出栈:栈的删除操作叫做出栈,出数据也在栈顶。
以1、2、3、4为例的入栈操作和出栈操作演示过程如下所示:
栈的实现一般可以使用数组或者链表实现,相对而言数组的结构实现更优一些,因为数组在尾上插入数据的代价比较小。用动态数组实现时唯一的缺陷就是需要扩容;也可以使用单链表实现,单链表的头插头删更方便,所以单链表的头可以当作栈顶,单链表的尾可以当作栈底。本篇文章采用的是动态开辟的数组实现对栈的基本操作。
void StackInit(ST* ps)//初始化栈
{
assert(ps);//避免传过来的地址为空
STDataType* tmp = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType*)*4);
if (tmp == NULL)
{
perror("malloc");
exit(-1);
}
ps->arr = tmp;
ps->top = 0;
ps->capacity = 4;
}
初始化栈时必须要断言,避免穿过来的指针为空,同时也避免了当定义变量为
ST* st=NULL;
对其进行初识化StackInit(st)
这种情况的发生。top初始化为0,表示指向栈顶元素的下一个位置,也可以表示栈中的元素个数;top初始化为-1,表示指向栈顶元素。
void StackPush(ST* ps, STDataType x)//压栈
{
assert(ps);
if (ps->capacity == ps->top)
{
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, sizeof(STDataType*) * 2 * ps->capacity);
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc");
exit(-1);
}
ps->arr = tmp;
ps->capacity = 2 * ps->capacity;
}
ps->arr[ps->top] = x;
ps->top++;
}
压栈时要检查数组是否已满,是否需要对其进行扩容。
void StackPop(ST* ps)//出栈
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0); //可以使用 assert(!StackEmpty);
ps->top--;
}
对其进行出栈操作时要判断栈是否为空。
void StackPrint(ST* ps)//打印栈中元素
{
int i = 0;
for (i = 0; i < ps->top; i++)
{
printf("%d ", ps->arr[i]);
}
printf("\n");
}
bool StackEmpty(ST* ps)//判断是否为空
{
assert(ps);
if (ps->top == 0)
return true;
return false;
//也可以直接使用return ps->top == 0;
}
STDataType StackTop(ST* ps)//返回栈顶元素
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);//可以使用 assert(!StackEmpty);
assert(!StackEmpty(ps));
return ps->arr[ps->top - 1];
}
初始化时
ps->top=0
,指向的是栈顶元素的下一个位置,所以返回栈顶元素的时候,要对其进行减操作。
int StackSize(ST* ps)//统计栈中元素个数
{
assert(ps);
return ps->top;
}
初始化时
ps->top=0
,既表示栈顶元素的下一个位置,也可以表示栈中元素个数。
#include
#include
#include
#include
typedef int STDataType;
typedef struct Stack {
STDataType* arr;
int top;
int capacity;
}ST;
void StackInit(ST* ps)//初始化栈
{
assert(ps);//避免传过来的地址为空
STDataType* tmp = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType*) * 4);
if (tmp == NULL)
{
perror("malloc");
exit(-1);
}
ps->arr = tmp;
ps->top = 0;
ps->capacity = 4;
}
void StackDestroy(ST* ps)//销毁栈
{
assert(ps);
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->top = 0;
}
void StackPush(ST* ps, STDataType x)//压栈
{
assert(ps);
if (ps->capacity == ps->top)
{
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, sizeof(STDataType*) * 2 * ps->capacity);
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc");
exit(-1);
}
ps->arr = tmp;
ps->capacity = 2 * ps->capacity;
}
ps->arr[ps->top] = x;
ps->top++;
}
void StackPrint(ST* ps)//打印栈中元素
{
int i = 0;
for (i = 0; i < ps->top; i++)
{
printf("%d ", ps->arr[i]);
}
printf("\n");
}
void StackPop(ST* ps)//出栈
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0); //可以使用 assert(!StackEmpty);
ps->top--;
}
bool StackEmpty(ST* ps)//判断是否为空
{
assert(ps);
if (ps->top == 0)
return true;
return false;
//也可以直接使用return ps->top == 0;
}
STDataType StackTop(ST* ps)//返回栈顶元素
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);//可以使用 assert(!StackEmpty);
assert(!StackEmpty(ps));
return ps->arr[ps->top - 1];
}
int StackSize(ST* ps)//统计栈中元素个数
{
assert(ps);
return ps->top;
}
void TestStack()
{
ST st;
StackInit(&st);
StackPush(&st, 1);
StackPush(&st, 2);
StackPush(&st, 3);
StackPush(&st, 4);
StackPush(&st, 5);
StackPush(&st, 6);
StackPrint(&st);
StackPop(&st);
StackPop(&st);
StackPop(&st);
StackPop(&st);
StackPrint(&st);
if (!StackEmpty(&st))
printf("栈顶元素:%d\n栈中总的元素个数:%d\n", StackTop(&st),StackSize(&st));
StackDestroy(&st);
}
int main()
{
TestStack();
return 0;
}