数据结构第七弹---栈
栈
- 1、栈的概念和结构
- 2、栈的实现
-
- 2.1、头文件包含和结构定义
- 2.2、初始化
- 2.3、销毁
- 2.4、入栈
- 2.5、出栈
- 2.6、获取栈顶元素
- 2.7、获取有效数据个数
- 2.8、判断是否为空
- 3、代码汇总
- 总结
1、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。
如何实现栈？
1、数组栈
2、链式栈
数组实现：尾插和尾删效率较高，栈顶在尾部。
单链表实现：头删和头插效率较高，栈顶在头部。
双向链表实现：头删头插尾删效率一样，栈顶在头尾均可。
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。
实现一个栈首先得创建一个工程。(下图为vs 2022)
Stack.h（栈的类型定义、接口函数声明、引用的头文件）
Stack.c（栈接口函数的实现）
test.c （主函数、测试顺序表各个接口功能）
以下是Stack.h的代码。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include2.1、头文件包含和结构定义
以下是实现栈可能用到的头文件。
#include以下是博主创建的双向循环链表的结构，可以根据自己的喜好创建喔。
建议：创建结构时最好能通俗易懂，最好不用拼音创建。
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* a;//存放数据
int top; //数据个数，top-1为栈顶下标
int capacity; //容量
}Stack;
2.2、初始化
因为创建一个变量实质是给变量开辟一块内存空间，但是这块内存空间可能有遗留的数据，所以在创建变量之后需要进行初始化。
注：先开辟几个空间因人而异(开辟空间之后养成判断的习惯)，也可以先不开辟空间，在入栈的时候开辟空间，根据个人喜好实现。
代码实现
void StackInit(Stack* ps)
{
assert(ps);
ps->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType)*4);
if (ps->a == NULL)
{
printf("malloc fail\n");
exit(-1);
}
ps->capacity = 4;
ps->top = 0;
}
2.3、销毁
数组是连续的内存空间，直接释放首地址即可。
void StackDestory(Stack* ps)
{
assert(ps);
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->capacity = ps->top = 0;
}
2.4、入栈
入栈：即在栈顶位置插入数据。
代码实现
void StackPush(Stack* ps, STDataType x)
{
//满了 增容
if (ps->top == ps->capacity)
{
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, 2 * ps->capacity * sizeof(STDataType));
if (tmp == NULL)
{
printf("realloc fail\n");
exit(-1);
}
else
{
ps->a = tmp;
ps->capacity *= 2;
}
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
此处没有打印函数，所以使用调试进行测试。
测试
2.5、出栈
出栈：即在栈顶位置删除数据
有数据才能出栈，如果有数据则直接top–即可，因为栈的访问使用top来确定的。
代码实现
void StackPop(Stack* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);//保证有数据，没数据则报错
ps->top--;
}
栈的实现开辟的是连续的空间，删除的不是真实的删除物理空间，而是不去访问，所以通过top来间接证明，后面实现了获取栈顶元素的函数可以真实打印出来。
测试
2.6、获取栈顶元素
根据栈的结构定义，top-1就是栈顶的下标，返回此数据即可。
代码实现
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);
return ps->a[ps->top - 1];
}
对上述出栈进一步证明
测试
2.7、获取有效数据个数
根据栈的结构定义，top就是栈的大小，返回top即可。
代码实现
int StackSize(Stack* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
测试
2.8、判断是否为空
当top等于0时则栈为空，否则不为空。
代码实现
bool StackEmpty(Stack* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
测试
3、代码汇总
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "Stack.h"
void StackInit(Stack* ps)
{
assert(ps);
SQDataType* tmp = (SQDataType*)malloc(sizeof(SQDataType) * 4);
if (tmp == NULL)
{
printf("malloc fail\n");
exit(-1);
}
ps->a = tmp;
ps->top = 0;
ps->capacity = 4;
}
void StackDestory(Stack* ps)
{
assert(ps);
ps->a = NULL;
ps->top = ps->capacity = 0;
}
void StackPush(Stack* ps, SQDataType x)
{
assert(ps);
if (ps->capacity == ps->top)
{
SQDataType* tmp = (SQDataType*)realloc(ps->a, sizeof(ps->capacity) * 2);
if (tmp == NULL)
{
printf("realloc fail\n");
exit(-1);
}
ps->a = tmp;
ps->capacity *= 2;
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
else
{
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
}
void StackPop(Stack* ps)
{
assert(ps);
ps->top--;
}
SQDataType StackTop(Stack* ps)
{
assert(ps);
return ps->a[ps->top - 1];
}
bool StackEmpty(Stack* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
int StackSize(Stack* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
总结
本篇博客就结束啦，谢谢大家的观看，如果公主少年们有好的建议可以留言喔，谢谢大家啦！