一篇文章带你实现栈的接口

一，什么是栈

栈（Stacks）是限定在一端插入和删除的线性表。允许插入和删除的一端称为栈顶（Top），另一端称为栈底（Bottom）。栈中的数据元素遵守后进先出（Last In First Out）的原则。因此，栈又称为后进先出（先进后出）线性表。

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。

如图所示：

 二，栈的实现

栈的实现一般有两种存储方法，顺序栈（数组）和链栈（链表）。

这里我们采用顺序栈。

 

2.1，栈的结构

这里采用支持动态增长的栈，用a来指向空间中对应数组的地址。用top来表示栈顶，用capcity表示容量，到后面容量不够扩容用。

typedef int SDataType;
typedef struct Stack
{
	SDataType* a;//数组存储数据
	int top;//栈顶
	int capcity;//容量
}ST;

2.2，栈的接口

void STInit(ST* p);//栈的初始化
void STPush(ST* p, SDataType x);//压栈
bool STEmpty(ST* p);//判断数据是否为空
void STPop(ST* p);//出栈
SDataType STTop(ST* p); //取栈顶数据
void STDestroy(ST* p);//栈的销毁
int STSize(ST* p);//栈的大小

三，接口的实现。

3.1，栈的初始化

这里先申请一个4个字节的空间。容量为4。top可以是0，也可以是1。

void STInit(ST* p)//栈的初始化
{
	assert(p);
	p->a = (SDataType*)malloc(sizeof(SDataType)*4);
	p->top = -1;//top = 0 时是栈顶的下一个位置。top =-1 是栈顶的位置。
	p->capcity = 4;
}

3.2，栈的插入（压栈）

这里插入数据前判断一下容量是否充足，如果不足，就用realloc扩容成原来容量的2倍。最后将x插入到栈顶中。注意：p->top++;//这里加加后，访问栈顶的元素直接可以用a[p->top]

void STPush(ST* p, SDataType x)//压栈
{
	assert(p);
	if (p->capcity == p->top + 1)
	{
		SDataType* tmp = (SDataType*)realloc(p->a, sizeof(SDataType) * p->capcity * 2);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
		}
		p->a = tmp;
		p->capcity *= 2;

	}
	p->a[p->top + 1] = x;
	p->top++;//这里加加后，访问栈顶的元素直接可以用a[p->top]

}

3.3，出栈

这里在top减一之前需要判断一下栈是否为空的情况。

void STPop(ST* p)//出栈
{
	assert(p);
	assert(!STEmpty(p));//判断是否为空
	p->top--;
}

栈为空的实现

这里bool（布尔值）的头文件为：stdbool.h，如果为空返回1，不为空等号不成立，返回0；

bool STEmpty(ST* p)
{
	assert(p);
	return p->top + 1 == 0;
}

3.4，获取栈顶元素

这里还是判断一下是否为空，然后返回栈顶元素。

SDataType STTop(ST* p) //取栈顶数据
{
	assert(p);
	assert(!STEmpty(p));
	return p->a[p->top];
}

3.5，栈的大小

这里判断完非空后，直接返回top+1(看完上面的压栈程序中，这里可以把top理解成数组下标，加一是总大小)。

int STSize(ST* p)//栈的大小
{
	assert(p);
	assert(!STEmpty(p));
	return p->top + 1;
}

3.6，栈的销毁

把申请的空间释放，再置为空。其余赋值为0；

void STDestroy(ST* p)//栈的销毁
{
	assert(p);
	free(p->a);
	p->a = NULL;
	p->capcity = 0;
	p->top = 0;
}

四，总代码

//test.h
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#include
#include
#include
typedef int SDataType;
typedef struct Stack
{
	SDataType* a;//数组存储数据
	int top;//栈顶
	int capcity;//容量
}ST;
void STInit(ST* p);//栈的初始化
void STPush(ST* p, SDataType x);//压栈
bool STEmpty(ST* p);//判断数据是否为空
void STPop(ST* p);//出栈
SDataType STTop(ST* p); //取栈顶数据
void STDestroy(ST* p);//栈的销毁
int STSize(ST* p);//栈的大小

//stack.c接口的实现
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"test.h"
void STInit(ST* p)//栈的初始化
{
	assert(p);
	p->a = (SDataType*)malloc(sizeof(SDataType)*4);
	p->top = -1;//top = 0 时是栈顶的下一个位置。top =-1 是栈顶的位置。
	p->capcity = 4;
}
void STPush(ST* p, SDataType x)//压栈
{
	assert(p);
	if (p->capcity == p->top + 1)
	{
		SDataType* tmp = (SDataType*)realloc(p->a, sizeof(SDataType) * p->capcity * 2);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
		}
		p->a = tmp;
		p->capcity *= 2;

	}
	p->a[p->top + 1] = x;
	p->top++;

}
void STPop(ST* p)//出栈
{
	assert(p);
	assert(!STEmpty(p));
	p->top--;
}
SDataType STTop(ST* p) //取栈顶数据
{
	assert(p);
	assert(!STEmpty(p));
	return p->a[p->top];
}
void STDestroy(ST* p)//栈的销毁
{
	assert(p);
	free(p->a);
	p->a = NULL;
	p->capcity = 0;
	p->top = 0;
}
int STSize(ST* p)//栈的大小
{
	assert(p);
	assert(!STEmpty(p));
	return p->top + 1;
}
bool STEmpty(ST* p)
{
	assert(p);
	return p->top + 1 == 0;
}
//test.c接口的测试
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"test.h"
int main()//测试
{
	ST s;
	STInit(&s);
	STPush(&s, 0);
	printf("%d\n", STTop(&s));
	STPush(&s, 1);
	printf("%d\n", STTop(&s));
	STPush(&s, 2);
	printf("%d\n", STTop(&s));
	STPush(&s, 3);
	printf("%d\n", STTop(&s));
	STPop(&s);
	STPop(&s);
	printf("%d\n", STTop(&s));

	printf("%d\n", STSize(&s));
	return 0;
}

好了，到这里就该结束了。希望对大家有所帮助！