数据结构第四课 -----线性表之栈

作者前言

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栈的概念和结构

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的一端称为栈顶，另一端称为栈底栈里的元素遵循后进先出的原则
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


栈顶的位置是变化的，不是在某一个地方，栈顶是插入数据和删除数据的位置
如果我们要实现栈，有两种方法

1. 数组栈
   

使用数组来当作栈，栈底和栈顶的位置没有任何规定，但是我们一般是使用尾部为栈顶，头部为栈底，这样就可以减少数据的移动，空间不够就扩容，

2. 链式栈
   
   栈顶和栈底的位置随意，哪边都可以，而我们使用链表一般都是单链表
   
   下面我就以数组栈来写一个栈

栈的设计

栈的创建和初始化

创建

typedef int TackDataType;
typedef struct SLtack
{
	TackDataType* TData;
	TackDataType Top;//标识栈顶位置
	int Capacity;
}SLtack;

初始化

void TackInit(SLtack* pst)
{
	assert(pst);
	pst->TData = NULL;
	pst->Top = 0;//栈顶元素的下一个
	pst->Capacity = 0;
}

这里的top的初始化有两种：
1.top 表示的是栈顶元素，我们要初始化为-1，
2.top表示栈顶元素的下一个 我们要初始化为0
原因：

假设我们初始化为0 且top是表示栈顶元素，就像上面这种情况，我们无法判断top为0时，栈是否还有元素，当我们表示top表示栈顶元素的下一个，top为0，栈就没有元素，或者我们top初始化为-1，top为栈顶元素，即使top为0，那栈还是有元素的

栈的释放

//释放
void TackDestroy(SLtack* pst)
{
	assert(pst);
	free(pst->TData);
	pst->TData = NULL;
	pst->Top = 0;
	pst->Capacity = 0;
}

入栈

void TackcapacityAdd(SLtack* pst)
{
	assert(pst);
	//扩容
	pst->Capacity = (pst->Capacity == 0 ? 4 : pst->Capacity * 2);
	TackDataType* tmp = realloc(pst->TData, sizeof(TackDataType) * pst->Capacity);
	if (tmp == NULL)
	{
		perror("realloc");
		return;
	}
	pst->TData = tmp;
	
}
//插入数据
void TackPushData(SLtack* pst, TackDataType elemest)
{
	assert(pst);
	//判断容量
	if (pst->Capacity == pst->Top)
	{
		TackcapacityAdd(pst);
		printf("扩容成功\n");
		
	}
	assert(pst->Capacity != pst->Top);
	pst->TData[pst->Top] = elemest;
	pst->Top++;
	

}

出栈

//删除数据
void TackPopData(SLtack* pst)
{
	assert(pst);
	if(pst->Top)
		pst->Top--;
}

栈顶

//找出栈顶
TackDataType* TackTop(SLtack* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->TData + (pst->Top - 1);
}

栈是否为空

//判断栈是否为空
bool Empty(SLtack* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->Top == 0;
}

栈的长度

//栈的长度
int TackSize(SLtack* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->Top;
}

第二种方法

这种是把top初始化为-1

typedef char TackDataType;
typedef struct Stack
{
    TackDataType * a;
    int top; //栈顶元素
    int capacity;
}Stack;
//初始化
void TackInit(Stack *pst)
{
    assert(pst);
    pst->a = NULL;
    pst->top = -1;
    pst->capacity = 0;
}
// 入栈
void TackPush(Stack *pst, TackDataType elemest)
{
    assert(pst);
    //判断是否满了
    if ((pst->top) +1 == pst->capacity)
    {
        pst->capacity = (pst->capacity == 0? 4 : pst->capacity * 2);
        TackDataType* tmp = (TackDataType*)realloc(pst->a,sizeof(Stack) * pst->capacity);
        if (tmp == NULL)
        {
            perror("realloc");
            return;
        }
        pst->a = tmp;

    }
    pst->a[++(pst->top)] = elemest;

}
//出栈
void TackPop(Stack *pst)
{
    assert(pst);
    if(pst->top != -1)
        pst->top--;
}
//长度
int TackSize(Stack *pst)
{
    assert(pst);
    return (pst->top) + 1;
}
//是否为空
bool TackEmpty(Stack *pst)
{
    assert(pst);
    return pst->top == -1; 
}
//栈顶元素
TackDataType TackTop(Stack *pst)
{
    assert(pst);
    return pst->a[pst->top];
}
//释放
void TackDestroy(Stack *pst)
{
    free(pst->a);
    pst->a = NULL;
    pst->top = -1;
    pst ->capacity = 0;
}

总结

栈的简单设计就到这里了,如果想要设置链式栈可以动手自己设计,后续会更新相关的代码

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