数据结构之栈

目录

引言

栈的概念与结构

栈的实现

定义 

初始化

销毁

压栈

检测栈是否为空 

出栈 

获取栈顶元素

检测栈中有效元素个数

元素访问 

源代码

stack.h

stack.c

test.c 

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引言

数据结构之路经过链表后，就来到了栈（Stack）

栈的概念与结构

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 。

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。

定义 

这里，当前元素个数用栈顶top来表示，是栈独有的表示方法 

初始化

栈的初始化，top可以为0或-1，top为0，则指向栈顶元素的下一个位置，top为-1，则指向栈顶元素的位置。这里选用top为0，因为后面写的适合方便理解

销毁

栈的销毁和顺序表一样，直接释放数组空间即可 

压栈

 压栈前，先判断是否需要扩容，再将元素压栈。因为这里只有压栈函数需要判断扩容，所以就不用专门再写一个扩容函数

这里realloc函数在pst为NULL时，充当malloc的作用，所以既可以为初始栈开辟空间，又可以扩容 

检测栈是否为空 

专门写一个函数判断，增强复用性和可读性 。如果top为0，则栈为空，返回真；反之，返回假

出栈 

出栈前，先assert断言判断，栈是否为空，因为top不能减到负数 

获取栈顶元素

同样，先判断栈是否为空，再返回栈顶元素。因为这里top指向的是栈顶元素的下一位，所以下标访问时top要减一 

 

检测栈中有效元素个数

这里很多函数实现都很简单，有些操作直接外部对结构体都可以直接实现，但最后还是写成函数封装，因为top的含义有多重，防止别人使用时误解，导致使用错误 

元素访问 

栈中元素访问（打印），不是用函数实现。因为它的特殊结构，决定了它的元素不能从任意位置访问 ，必须符合后进先出原则才可以。所以，我们通常用循环的方式进行访问，同时每访问一个元素，就将它弹出栈，在进行下一个元素的访问。

 

以及变式

有人可能会疑惑，将元素访问以后就弹出栈，不进行其他操作吗？其实，在实际生产中，栈也是这样实现特定的需求的。 

这样我们就实现了栈的增删等功能

源代码

stack.h

#pragma once
#include
#include
#include
#include

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

//初始化
void STInit(ST* pst);
//销毁
void STDestroy(ST* pst);
//压栈
void STPush(ST* pst, STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* pst);
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst);
//检测栈是否为空
bool STEmpty(ST* pst);
//检测栈中有效元素个数
int STSize(ST* pst);

stack.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"stack.h"

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

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

void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
	assert(pst);

	if (pst->top == pst->capacity)
	{
		int newCapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, newCapacity * sizeof(STDataType));

		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}

		pst->a = tmp;
		pst->capacity = newCapacity;
	}

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

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

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

bool STEmpty(ST* pst)
{
	assert(pst);

	return pst->top == 0;
}

int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);

	return pst->top;
}

test.c 

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"stack.h"

void TestStack1()
{
	ST st;
	//初始化
	STInit(&st);
	//压栈
	STPush(&st, 1);
	STPush(&st, 2);
	printf("%d\n", STTop(&st));
	STPop(&st);
	STPush(&st, 3);
	STPush(&st, 4);
	STPush(&st, 5);
	//打印
	while (!STEmpty(&st))
	{
		printf("%d\n", STTop(&st));
		STPop(&st);
	}
	//销毁
	STDestroy(&st);
}

int main()
{
	TestStack1();
	return 0;
}