【数据结构】栈（C语言实现）

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作者简介 ：RO-BERRY
学习方向：致力于C、C++、数据结构、TCP/IP、数据库等等一系列知识
日后方向 : 偏向于CPP开发以及大数据方向，欢迎各位关注，谢谢各位的支持

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1.栈

1.1栈的概念及结构

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。
这里有一张学长做的图片，我们借鉴来看一下

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1.2栈的实现

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

我们接下来将整个栈的函数体实现出来
分为三个文件：

1. Stack.h （函数头和函数体）
2. Stack.c （功能具体实现）
3. Test.c （功能测试）

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1.2.1 Stack.h

#include
#include
#include
#include

// 下面是定长的静态栈的结构，实际中一般不实用，所以我们主要实现下面的支持动态增长的栈
//typedef int STDataType;
//#define N 10
//typedef struct Stack
//{
//	STDataType a[N];
//	int top; // 栈顶
//}Stack;

// 支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;
	int capacity; 
}ST;

// 初始化栈
void STInit(ST* ps);

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

// 出栈
void STPop(ST* ps);

// 获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps);

// 获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps);

// 检测栈是否为空
bool STEmpty(ST* ps);

// 销毁栈
void STDestroy(ST* ps);

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1.2.2 Stack.c

初始化

我们将队列中容量和个数都置为0，将存储数值的指针变量a置为空

void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}

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入栈

void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);       //先断言判断是否为空
	if (ps->top == ps->capacity)       //如果存储的值个数和容量相等
	{
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2 ;     //容量为0则置为4，不为0则置为原容量的两倍
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newCapacity);    //开辟新空间
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;   //数值增加了一个
}

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出栈

void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);
	--ps->top;
}

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获取栈顶元素

STDataType STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);
	return ps->a[ps->top - 1];
}

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获取栈中有效元素个数

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

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判空

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

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销毁

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

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1.3 源代码

Stack.h

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#include
#include
#include

 下面是定长的静态栈的结构，实际中一般不实用，所以我们主要实现下面的支持动态增长的栈
//typedef int STDataType;
//#define N 10
//typedef struct Stack
//{
//	STDataType a[N];
//	int top; // 栈顶
//}Stack;

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

void STInit(ST* ps);
void STDestroy(ST* ps);
void STPush(ST* ps, STDataType x);
void STPop(ST* ps);
STDataType STTop(ST* ps);
int STSize(ST* ps);
bool STEmpty(ST* ps);

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Stack.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"
void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}
void STDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2 ;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newCapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}
void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);
	--ps->top;
}
STDataType STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);
	return ps->a[ps->top - 1];
}
int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}
bool STEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}

最后的Test可以自由发挥