数据结构--＞栈

 

   休对故人思故国，且将新火试新茶，诗酒趁年华

作者：Mylvzi 

 文章主要内容：详解链表OJ题 

前言：

        前面已经学习过顺序表，链表。他们都是线性表，今天要学习的栈也是一种线性表。那么，什么是栈呢？栈又是如何实现对数据的管理呢，下面进行讲解。

栈的定义：

        栈就是一种只能在栈顶进行元素的添加删除的线性表。具有“后进先出”的特性，就是后面进入的元素反而首先被删除！所以栈的这种结构又被称为LIFO结构（Last In First Out）;

        我们可以把栈理解为枪的的弹夹，试想，每次压子弹的时候是不是只能从一端插入？先插入的子弹会被先打出去，子弹装填的过程对应着数据的进入，被称为“入栈”，而子弹的射出，对应着数据的删除，被称为“出栈”！ 

栈的结构：

        我们知道，栈的最大特点就是只能在一端进行数据的添加和删除，那栈应该使用哪种结构来实现呢？是数组，还是链表呢？其实，最常使用的应该是数组。因为数组进行尾部数据的删除更简单！（数组的尾部就相当于栈顶），如果使用单链表，我们要保存上一结点的地址；如果使用双向链表，其结构没有数组简单；而且，数组对缓存的利用率要高于链表！能提高效率！

栈的实现：

        定义栈元素：

//定义栈元素
typedef int STDataType;

typedef struct Stack
{
	STDataType* a;//存储数据
	int top;//栈顶
	int capacity;//容量
}ST;

         栈的初始化与删除：

//初始化栈
void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);

	ps->a = NULL;
	ps->top = 0;//代表栈顶下一个位置
	ps->capacity = 0;
}

//删除栈
void STDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);

	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->top = 0;
	ps->capacity = 0;
}

        入栈和出栈 

//入栈
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);

	//栈满要扩容
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		//要考虑最开始top == capacity为0的情况
		//使用了三目运算符:为0，则新的容量值为4；不为0，新的容量值为原来的2倍
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType)*newcapacity);

		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc");
			exit(-1);
		}

		//重新赋值
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}

	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}

//出栈
void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);

	//空
	assert(ps->a);

	ps->top--;//不需要管原来数据，直接让栈顶向前移动
}

        返回栈顶元素：

//返回栈顶元素
STDataType STTPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->a);

	//设置的top位最后一个元素的下一个位置
	return ps->a[ps->top - 1];
}

        计算元素个数和判断是否为空栈

//计算有效值个数
int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);

	//top就是栈内的数据个数
	return ps->top;
}

//判断是否为空栈
bool STEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);

	return ps->top == 0;
}

         总结：

        大家刚接触栈可能很疑惑栈的应用场景有哪些呢？举个例子，在我们上网时在某个网页遇到了一个吸引人的链接，你忍不住好奇心，点了进去，发现是不良网站，你想退到你原先浏览的界面，这是你就可以点击浏览器上方的后退键，就自动退回到原先的浏览界面。其实在这个过程中，一个一个的网页被“入栈”，你进去的不良网站就是栈顶元素，后退键其实是实现了“出栈”的一个过程；

        再比如画图软件中的“撤销”操作，本质上也是进行了“出栈”的操作；所以，栈的应用还是很广泛的，其他应用还需要大家自己摸索！