C++数据结构学习——栈

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前言

栈（Stack）是计算机科学中一种常见的数据结构，它是一种线性数据结构，具有特定的添加和删除元素的方式，遵循"先进后出"（Last In, First Out，LIFO）原则。栈通常用于管理函数调用、表达式求值、内存管理等多个计算机科学领域。

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、栈

栈是一种特殊的线性表，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**先进后出LIFO(Last In First Out)**的原则。
压栈：栈的插入操作叫做进行入栈、进栈、压栈，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。
栈的实现一般可以使用数组或者链表，相对而言数组的结构实现更优一些，因为数组在尾上插数据的代价比较小。

二、C语言实现

1.声明代码

代码如下（示例）：

#pragma once
#include 
#include 
#include 
#include 

typedef int STDatatype;
// 数组栈，数组尾部为栈顶，数组头为栈底

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

void StackInit(ST* ps); //初始化栈
void StackDestroy(ST* ps); // 销毁栈
void StackPush(ST* ps, STDatatype x); //入栈
void StackPop(ST* ps); //出栈
STDatatype StackTop(ST* ps); //获取栈顶元素 

bool StackEmpty(ST* ps); // 判断栈是否为空
int StackSize(ST* ps); //栈中元素个数

2.实现增删查改代码

代码如下（示例）：

#include "Stack.h"

void StackInit(ST* ps)
{
	assert(ps); //断言检查
	ps->a = (ST*)malloc(sizeof(ST) * 4); //开辟空间
	if (ps->a == NULL) //空间申请失败
	{
		perror("malloc fail....");
		exit(-1);
	}
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}

void StackDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps); //释放空间
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}

void StackPush(ST* ps, STDatatype x) //入栈
{
	assert(ps);
	if (ps->top+1 == ps->capacity) // 如果空间已经满了
	{
		STDatatype* tmp = (STDatatype*)realloc(ps->a, ps->capacity * 2 * sizeof(STDatatype)); //扩容
		if (ps->a == NULL)
		{
			perror("malloc fail...");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp; //ps要指向新开辟的空间tmp
		ps->capacity *= 2; // ps的容量变为原来的2倍
	}
	ps->top++;
	ps->a[ps->top] = x;
}

void StackPop(ST* ps) //出栈
{
	assert(ps);
	ps->top--; //指针前移
}

STDatatype StackTop(ST* ps) //获取栈顶元素
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps)); //断言栈不为空

	return ps->a[ps->top-1]; //注意：栈顶元素为top的前一个元素
}

bool StackEmpty(ST* ps) // 判断栈是否为空
{
	assert(ps);

	if (ps->top == 0)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

int StackSize(ST* ps) //栈中元素个数
{
	assert(ps);
	
	return ps->top; //top为最后一个数据的下一个位置
}

3.测试代码

代码如下（示例）：

#include "Stack.h"

//栈的实现一般可以使用数组或者链表，相对而言数组的结构实现更优一些，
// 因为数组在尾上插数据的代价比较小。

void Stack_Test1()
{
	ST st;
	StackInit(&st); //初始化结构体，要把结构体的地址传过去
	StackPush(&st, 1);
	StackPush(&st, 2);
	StackPush(&st, 3);
	StackPush(&st, 4);
	StackPush(&st, 5);

	int size = StackSize(&st);
	printf("st's size:%d", size);

	StackDestroy(&st);

}

int main()
{
	Stack_Test1();
	return 0;
}

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总结

栈适用于需要后进先出操作的情况，例如函数调用和操作历史记录。