数据结构 栈（C语言实现）

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绪论

        时间就是生命，时间就是速度，时间就是气力。——郭沫若；本章继续学习数据结构，本章主要讲了什么是栈以及栈的基本功能和实现方法。

 话不多说安全带系好，发车啦（建议电脑观看）。

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附：红色，部分为重点部分；蓝颜色为需要记忆的部分（不是死记硬背哈，多敲）；黑色加粗或者其余颜色为次重点；黑色为描述需要

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目录

栈

1.栈的实现

1.1栈的结构​编辑

1.2栈的初始化

1.3栈的摧毁

1.4将数据插入栈中（入栈）

1.5将数据从栈中删除（出栈）

1.6查看栈顶元素

1.7查看栈中有几个元素

1.8判断栈是否是空的

2.实现栈的全部代码

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栈

知识点：

栈：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：栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈，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
可以把栈想成是一个水杯，水都是从一端进并从同一端出的（水也是后进的先出），放水进去时是压栈，把水倒出来是出栈。

细节：

栈的所要实现的框架有：栈可以由顺序表或者链表来作为底层实现，下面主要讲以顺序表来实现的过程（因为相比于链表，顺序表在尾端插入删除数据的消耗较低）

1. 栈的结构
   1. 一个数组变量
   2. 记录元素个数的变量
   3. 一个记录容量的变量
2. 栈所要实现的功能
   1. 初始化栈
   2. 摧毁栈
   3. 入栈
   4. 出栈
   5. 查看栈顶元素
   6. 查看栈中的元素个数
   7. 判断栈是否为空栈

1.栈的实现

1.1栈的结构

栈的结构：由数组变量、已经两个变量组成

typedef int datetype;//类型重命名，把int 重命名为 datetype 这样方便于改变结构中的存的类型
typedef struct stack//类型重命名
{
	datetype* date;//数组
	int size;//记录元素个数
	int capacity;//容量
}stack;//重命名为stack（避免每次都要写struct的繁琐）

1.2栈的初始化

主要是为了申请空间、以及初始化size、capacity。

void StackInit(stack* ps)
{
    //初始化两个变量
    ps->capacity = 3;//容量初始为3
    ps->size = 0;//元素的个数0

    ps->date = malloc(sizeof(datetype) * ps->capacity);//用malloc给数组开辟datetype类型的容量个大小的空间
    //此处就是开辟了 4(int) * 3（capacity） = 12 byte 大小的空间
    if (ps->date == NULL)//判断是否申请成功
    {
        perror("malloc");
        return;
    }
}

其中注意点是：把size定义成0这样方便于我们在顺序表中插入数据（插入数据的位置下标就是size），并且这样我们在拿出顶部数据时就需要-1后才能取到顶部数据了（有些程序员会定义成-1这样size就表示栈顶元素的下标，+1为栈中的元素个数）

1.3栈的摧毁

因为此处用的是顺序表来实现所以其摧毁方法就和顺序表一样

void StackDestroy(stack* ps)
{
    assert(ps);//判空
    ps->capacity = ps->size= 0;//置为0
    free(ps->date);//释放所借的空间
    ps->date = NULL;//将用完的指针置为NULL
}

1.4将数据插入栈中（入栈）

在date数组中插入数据，其中已经知道了size下标处就是数组中要插入数据的位置即date[ps->size]

void StackPush(stack* ps, datetype x)
{
    assert(ps);//判空
    if (ps->size== ps->capacity)//注意要检查空间是否足够
    {
        datetype* tmp = (datetype*)realloc(ps->date, sizeof(datetype) * ps->capacity * 2);//扩容扩大比原容量大两倍的空间大小
        if (tmp == NULL)//检查是否扩容成功
        {
            perror("realloc");
            return;
        }
        ps->date = tmp;//把tmp扩容好的空间，给到date
        ps->capacity *= 2;//注意别忘把capacity增加
    }
    ps->date[ps->size] = x;//在date的size下标位置处插入数据x
    ps->size++;//元素个数增加
}

1.5将数据从栈中删除（出栈）

对于出栈我们的方法和顺序表一样仅仅只是改变size元素个数

void StackPop(stack* ps)
{
    assert(ps);//为假就会报错
    assert(!StackEmpty(ps));//判断一下栈是不是空的
    ps->size--;//元素个数减一个
}

1.6查看栈顶元素

栈顶元素的下标是元素个数size-1故：

datetype StackTop(stack* ps)
{
    assert(ps);
    return ps->date[ps->size - 1];//返回栈顶元素
}

1.7查看栈中有几个元素

int StackSize(stack* ps)
{
    assert(ps);
    return ps->size;//返回size即可
}

1.8判断栈是否是空的

bool StackEmpty(stack* ps)
{
    assert(ps);
    return ps->size == 0;//等于0返回真，反之则为假
}

2.实现栈的全部代码

#include
#include
#include
#include

	typedef int datetype;

	typedef struct stack
	{
		datetype* date;
		int size;
		int capacity;
	}stack;



bool StackEmpty(stack* ps)
{
    assert(ps);
    return ps->size == 0;//等于0返回真，反之则为假
}



void StackInit(stack* ps)
{
    //初始化两个变量
    ps->capacity = 3;//容量初始为3
    ps->size = 0;//注意size指向的是下一个堆顶的位置

    ps->date = malloc(sizeof(datetype) * ps->capacity);//用malloc给数组开辟datetype类型的容量个大小的空间
    //此处就是开辟了 4(int) * 3（capacity） = 12 byte 大小的空间
    if (ps->date == NULL)//判断是否申请成功
    {
        perror("malloc");
        return;
    }
}

void StackDestroy(stack* ps)
{
    assert(ps);//判空
    ps->capacity = ps->size = 0;//置为0
    free(ps->date);//释放所借的空间
    ps->date = NULL;//将用完的指针置为NULL
}


void StackPush(stack* ps, datetype x)
{
    assert(ps);//判空
    if (ps->size == ps->capacity)//检查空间是否足够
    {
        datetype* tmp = (datetype*)realloc(ps->date, sizeof(datetype) * ps->capacity * 2);//扩容扩大比原容量大两倍的空间大小
        if (tmp == NULL)//检查是否扩容成功
        {
            perror("realloc");
            return;
        }
        ps->date = tmp;//把tmp扩容好的空间，给到date
        ps->capacity *= 2;//注意别忘把capacity增加
    }
    ps->date[ps->size] = x;//在date的top下标位置处插入数据x
    ps->size++;//元素个数增加
}

void StackPop(stack* ps)
{
    assert(ps);//为假就会报错
    assert(!StackEmpty(ps));//判断一下栈是不是空的
    ps->size--;//元素个数减一个
}

datetype StackTop(stack* ps)
{
    assert(ps);
    return ps->date[ps->size - 1];
}

int StackSize(stack* ps)
{
    assert(ps);
    return ps->size;
}

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