C语言中数据结构——栈

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座右铭：“不要等到什么都没有了，才下定决心去做”

大家觉不错的话，就恳求大家点点关注，点点小爱心，指点指点

目录

栈 

栈的概念

顺序表和链表的优缺点

栈结构体的定义

栈的初始化

栈的销毁

入栈

出栈

栈顶元素

判断的栈是否为空

栈元素个数

栈的源码

main文件

test.h文件

test.h文件

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栈 

栈的概念

顺序表和链表的优缺点

顺序表的缺点：

1.前面部分插入删除数据，效率是O(N)，需要挪动数据。（物理空间是连续的）

2.空间不够，需要扩容。a.扩容是需要付出代价的，b.一般还会伴随空间浪费

顺序表的优点：

1.尾插尾删效率比较高

2.下标的随机访问

3.cpu高速缓存命中率较高

链表（带头双向循环链表）优点：

1.任意位置插入删除O(1)

2.按需申请释放空间

链表缺点：

不支持下标的随机访问

cpu高速缓存命中率较低

                

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。栈中数据元素遵守后进先出(LIFO)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

栈就是在线性表的基础上加以限制（遵循后进先出的原则）

例如：

入栈：1 2 3 4

出栈：4 3 2 1（入完4个数据在出数据）

            1 2 3 4（入一个数据，出一个数据）

            3 2 4 1（先入1 2 3，再出3 2，再入4，出 4 1）

...

注意：  3 1 4 2这种出栈的顺序是不可能的

实现栈有两种形式：

1.数组栈（顺序表）（尾做栈顶）

2.链表栈（链表）（用头做栈顶）

本文使用的就是第一种，用顺序表完成的栈

栈结构体的定义

1.a动态存储数据的数组 2.top栈有效元素的个数 3.capacity栈的容量

typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
    STDataType* a;
    int top;
    int capacity;
}ST;

栈的初始化

栈的初始化，这里是将栈元素的有效个数设置为0（pst->top=0），你也可以把它设置为-1，根据自己的要求设计

void STInit(ST* pst)
{
    assert(pst);
    pst->a=NULL;
//    pst->top=-1;//指向栈顶数据
    pst->top=0;//指向栈顶数据的下一个位置
    pst->capacity=0;
}

栈的销毁

由于是顺序表栈，只需要free头指针就行，将结构体元素全部置空

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

入栈

栈（顺序表）采用的是尾插法来完成入栈

void STPush(ST* pst,STDataType x)
{
    assert(pst);
    if(pst->capacity==pst->top)
    {
        //如果栈容量为空则，则开辟四个空间，否则新开辟的空间是原来空间的两倍
        int newCapacity=pst->capacity==0?4:pst->capacity*2;
        STDataType* temp=(STDataType *)realloc(pst->a,newCapacity*sizeof(STDataType));
        if(temp==NULL)
        {
            perror("realloc fail");
            return ;
        }
        pst->a=temp;
        pst->capacity=newCapacity;
    }
    pst->a[pst->top]=x;
    pst->top++;
}

出栈

出栈就是将元素移除栈，这里采用了顺序表的尾删，直接将栈内有效个数（pst->top）减一

void STPop(ST* pst)
{
    assert(pst);
    assert(!STEmpty(pst));
    pst->top--;
}

栈顶元素

返回栈顶的元素，这里注意一下，top是有效个数是从1开始记录的，但是顺序表的下表从0开始记录，所以我们这里pst->top-1

STDataType STTop(ST* pst)
{
    assert(pst);
    assert(!STEmpty(pst));
    return pst->a[pst->top-1];
}

判断的栈是否为空

判断栈内元素是否为空，如果为空返回true，否则返回false

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

栈元素个数

判断栈元素的有效个数，并返回

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

栈的源码

main文件

#include "test.h"
void test1(void)
{
    ST s1;
    STInit(&s1);
    STPush(&s1, 1);
    STPush(&s1, 2);
    STPush(&s1, 3);
    STPush(&s1, 4);
    printf("total:%d\n",STSize(&s1));
    while(!STEmpty(&s1))
    {
        printf("%d ",STTop(&s1));
        STPop(&s1);
    }
}
int main()
{
    test1();
    return 0;
}
//结果：
//total:4
//4 3 2 1

test.h文件

#ifndef test_h
#define test_h

#include 
#include
#include
#include
#endif /* test_h */

typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
    STDataType* a;
    int top;
    int capacity;
}ST;

//栈的初始化
void STInit(ST* pst);
//栈的销毁
void STDestroy(ST* pst);
//入栈
void STPush(ST* pst,STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* pst);
//栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst);
//判断的栈是否为空
bool STEmpty(ST* pst);
//栈元素个数
int STSize(ST* pst);

test.h文件

#include "test.h"
//栈的初始化，这里是将栈元素的有效个数设置为0（pst->top=0），你也可以把它设置为-1，根据自己的要求设计
void STInit(ST* pst)
{
    assert(pst);
    pst->a=NULL;
//    pst->top=-1;//指向栈顶数据
    pst->top=0;//指向栈顶数据的下一个位置
    pst->capacity=0;
}
//由于是顺序表栈，只需要free头指针就行，将结构体元素全部置空
void STDestroy(ST* pst)
{
    assert(pst);
    free(pst->a);
    pst->a=NULL;
    pst->top=pst->capacity=0;
}
//栈（顺序表）采用的是尾插法来完成入栈
void STPush(ST* pst,STDataType x)
{
    assert(pst);
    if(pst->capacity==pst->top)
    {
        //如果栈容量为空则，则开辟四个空间，否则新开辟的空间是原来空间的两倍
        int newCapacity=pst->capacity==0?4:pst->capacity*2;
        STDataType* temp=(STDataType *)realloc(pst->a,newCapacity*sizeof(STDataType));
        if(temp==NULL)
        {
            perror("realloc fail");
            return ;
        }
        pst->a=temp;
        pst->capacity=newCapacity;
    }
    pst->a[pst->top]=x;
    pst->top++;
}
//出栈就是将元素移除栈，这里采用了顺序表的尾删，直接将栈内有效个数（pst->top）减一
void STPop(ST* pst)
{
    assert(pst);
    assert(!STEmpty(pst));
    pst->top--;
}
//返回栈顶的元素，这里注意一下，top是有效个数是从1开始记录的，但是顺序表的下表从0开始记录，所以我们这里pst->top-1
STDataType STTop(ST* pst)
{
    assert(pst);
    assert(!STEmpty(pst));
    return pst->a[pst->top-1];
}
//判断栈内元素是否为空，如果为空返回true，否则返回false
bool STEmpty(ST* pst)
{
    assert(pst);
    return pst->top==0;
}
//判断栈元素的有效个数，并返回
int STSize(ST* pst)
{
    assert(pst);
    return pst->top;
}

  如果大家还有不懂或者建议都可以发在评论区，我们共同探讨，共同学习，共同进步。谢谢大家！