数据结构之栈的实现

目录

前言

1.栈的概念

2.栈的实现

2.1 栈的结构

 2.2 初始化栈

2.3 入栈操作的实现

2.4 判断栈是否为空

2.5 出栈的实现

2.6  返回栈的长度

2.7 返回栈顶元素

2.8 栈的销毁

3.总体代码测试

 总代码

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前言

今天给大家介绍一种特殊的数据结构——栈，栈和我们之前介绍的链表和顺序表一样都是线性结构，那栈为什么特殊呢？接下来请大家和小编一起细细了解。

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1.栈的概念

概念：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(push）：栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈，入数据在栈顶。

出栈(pop)：栈的删除操作叫做出栈。出数据也在栈顶。

 以上就是栈的演示过程，那么我们如何用代码实现这个结构呢，接下来就让我们继续探讨。

2.栈的实现

2.1 栈的结构

对于栈的实现我们即可以使用链表也可以使用顺序表的形式，但是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。

 这里我们可以让数组首元素为栈底，尾部为栈底，top指向下一个我们要插入的元素，具体结构如下

typedef int STdatatype;
typedef struct Stack
{
	STdatatype* a;
	int top;
	int capacity;//表示的是数组容量
}ST;

对于栈的链表结构这里大家也可以了解一下

 2.2 初始化栈

void STInity(ST* ps) 
{
	assert(ps);
	ps->a = (STdatatype*)malloc(sizeof(STdatatype) * 4);
	if (ps->a == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	ps->capacity = 4;
	ps->top = 0;//top表示的是下一个元素的地址
}

对于初始化操作这里是比较简单的，这里我们把初始容量置为4，这里由于是改变结构体内部成员，所以我们的形参只需要一级指针即可。

2.3 入栈操作的实现

void STpush(ST* ps, STdatatype x)
{
	assert(ps);
	if (ps->capacity == ps->top)
	{
		STdatatype*temp = (STdatatype*)realloc(ps->a,sizeof(STdatatype) * ps->capacity*4);
		if (temp== NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		ps->a = temp;
		ps->capacity = ps->capacity * 4;
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}

对于入栈操作我们需要符合栈的特点，由于我们因为是把数组的尾部当作栈顶的，所以增容时我们只需要让top处的位置处的值为我们需要插入的值即可（添加元素后记得top要加1），还有就是这里我们需要注意当容量不足，我们需要进行增容操作。（由于我们是实现栈，如过进行打印函数进行逐个打印就不符合栈的后进先出的规则，所以我们这里就不好演示，之后总体实现了再给大家看总体效果）。

2.4 判断栈是否为空

bool STEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top==0;
}

如果栈为空那么top所表示的位置就是0，所以我们只要判断top是否为0即可。相等就返回真，不等就返回假。

2.5 出栈的实现

void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!STEmpty(ps));//判断栈是否为空
	ps->top--;
}

由于top表示的是下一个要插入元素的位置，所以在删除的过程中我们仅仅需要将top表示的位置往后移一位即可。

以下实现的功能和逻辑都比较简单我就不详细给大家讲解了：

2.6  返回栈的长度

int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

2.7 返回栈顶元素

STdatatype STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->a[ps->top - 1];
}

2.8 栈的销毁

void STDestory(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->top = 0;
	ps->capacity = 0;
}

3.总体代码测试

int main()
{
	ST s;
	STInity(&s);
	STpush(&s, 1);
	STpush(&s, 2);
	printf("%d ", STTop(&s));
	STPop(&s);
	STpush(&s, 3);
	STpush(&s, 4);
	printf("%d ", STTop(&s));
	STPop(&s);
	STpush(&s, 5);
	while (!STEmpty(&s))
	{
		printf("%d ", STTop(&s));
		STPop(&s);
	}
	return 0;
}

这里我们实现的操作时先对1，2进行入栈操作，然后打印栈顶元素，出栈顶元素2，然后入栈3，4然后打印栈顶元素，然后出栈4，最后入栈5，最后依次对栈顶元素进行打印出栈的操作，那么这里得到的结果应该是2，4 ，5，3，1.

运行一下，我们看结果

 总代码

Stack.h

#include
#include
#include
# include
typedef int STdatatype;
typedef struct Stack
{
	STdatatype* a;
	int top;
	int capacity;
}ST;
void STInity(ST*ps);
void STpush(ST* ps,STdatatype x);
void STDestory(ST* ps);
void STPop(ST* ps);
int STSize(ST* ps);
STdatatype STTop(ST* ps);
bool STEmpty(ST* ps);

Stack.c

#include"Stack.h"
bool STEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top==0;
}
void STInity(ST* ps) 
{
	assert(ps);
	ps->a = (STdatatype*)malloc(sizeof(STdatatype) * 4);
	if (ps->a == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	ps->capacity = 4;
	ps->top = 0;//top表示的是下一个元素的地址
}
void STpush(ST* ps, STdatatype x)
{
	assert(ps);
	if (ps->capacity == ps->top)
	{
		STdatatype*temp = (STdatatype*)realloc(ps->a,sizeof(STdatatype) * ps->capacity*4);
		if (temp== NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		ps->a = temp;
		ps->capacity = ps->capacity * 4;
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}
void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!STEmpty(ps));
	ps->top--;
}
int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}
STdatatype STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->a[ps->top - 1];
}
void STDestory(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->top = 0;
	ps->capacity = 0;
}

text.c

#include"Stack.h"
int main()
{
	ST s;
	STInity(&s);
	STpush(&s, 1);
	STpush(&s, 2);
	printf("%d ", STTop(&s));
	STPop(&s);
	STpush(&s, 3);
	STpush(&s, 4);
	printf("%d ", STTop(&s));
	STPop(&s);
	STpush(&s, 5);
	while (!STEmpty(&s))
	{
		printf("%d ", STTop(&s));
		STPop(&s);
	}
	return 0;
}