栈—数据结构

一、系统栈

1. 系统栈（System Stack）：

   • 用途：系统栈通常指的是调用栈（Call Stack），它用于存储程序执行期间的函数调用信息。每当一个函数被调用时，系统栈会记录这个调用的状态，包括返回地址、局部变量、参数、函数之间的调用关系等。
   • 行为：系统栈是自动管理的，程序员通常不需要直接操作它。当函数执行完毕，系统栈会自动清理并返回到上一个函数调用的状态。
   • 作用域：系统栈通常与程序的执行流程紧密相关，它帮助维护程序的执行上下文。

注意

• 保护现场的地址，是执行指令的下一条指令的地址
• 先进后处，后进先出，FILO
• 系统栈区是操作系统自己进行保护

二、数据结构中的栈

1. 数据栈（Data Stack）：

   • 用途：数据栈通常指的是用户定义的栈，用于存储数据元素。数据栈可以用于各种算法和数据结构的实现，如表达式求值、括号匹配、函数调用的参数传递等。
   • 行为：数据栈由程序员显式管理，需要程序员编写代码来执行push（入栈）和pop（出栈）操作。
   • 作用域：数据栈的作用域通常由程序员定义，它可以是全局的，也可以是局部的，取决于程序的设计。

1. 数据结构栈：先进后出、后进先出
2. 结构：只允许从一端进行数据的插入和删除的线性的存储结构
3. 含有：栈顶（输入插入和删除的地方）和栈底
4. 栈分为数据栈和链式栈

三、数据栈

3.1、满栈

1、入栈：先挪栈顶指针，再放入数据

2、出栈：先移出数据，再移动指针。

3.2、空栈

1、入栈：先放入输入，再移动栈顶指针

2、出栈：先移动栈顶指针，再数据弹出

3.3、增栈、减栈

栈的增长方向

入栈的方向

1、栈顶由内存高地址向低地址

2、栈顶从低地址向高地址

1、满增栈

入栈的方向是是增栈的方式，放入数据的是满栈的方式。

2、满减栈

入栈的方向是是减栈的方式，放入数据的是满栈的方式。

3、空增栈

入栈的方向是是增栈的方式，放入数据的是空栈的方式。

4、空减栈

入栈的方向是是减栈的方式，放入数据的是空栈的方式。

四、链式栈

4.1、操作

链式栈：

1、创建栈

Stack_t *create_stack()
{
    Stack_t *stack = malloc(sizeof(Stack_t));
    if(NULL == stack)
    {
        perror("fail stack");
        return NULL;
    }
    stack->ptop = NULL;
    stack->clen = 0;
    return stack;
}

2、入栈

int push_stack(Stack_t *stack,Datatype data)
{
    SNode_t *node = malloc(sizeof(SNode_t));
    if(node == NULL)
    {
        perror("fail error");
        return -1;
    }
    node->data = data;
    node->pnext = NULL;
    node->pnext = stack->ptop;
    stack->ptop = node;
    stack->clen++;
    return 0;
}

3、出栈（看一下，出去的元素，所以和6一样）

int pop_stack(Stack_t *stack,Datatype *data)
{
    if(stack->ptop == NULL)
    {
        return -1;
    }
    SNode_t *node = stack->ptop;
    *data = stack->ptop->data;
    stack->ptop = node->pnext;
    free(node);
    stack->clen--;
}

4、清空栈（把所有结点都删除）

void clear_stack(Stack_t *stack)
{
    if(stack->ptop == NULL)
    {
        return;
    }
    SNode_t *node = stack->ptop;
    while(stack->ptop != NULL)
    {
        SNode_t *node = stack->ptop;
        stack->ptop = node->pnext; 
        free(node);
        stack->clen--;
    }
}

5、判空（判断该栈）

int is_empty_stack(Stack_t *stack)
{
    if(stack->ptop == NULL)
    {
        return 1;
    }
    else
    {
        return 0;
    }
}

6、获取栈顶元素（获取栈顶元素，在外面开一个空间，将该空间的地址传过去，进行获取元素，以便于区分元素还是返回值）

int get_stack_top(Stack_t *stack,Datatype *data)
{
    if(stack->ptop == NULL)
    {
        return -1;
    }
    *data = stack->ptop->data;
    return 0;
}

7、销毁栈

void destory_stack(Stack_t *stack)
{
    clear_stack(stack);
    free(stack);
}

五、系统栈和数据结构中的区别

• 控制方式：系统栈由操作系统或运行时环境自动管理，而数据栈由程序员控制。
• 用途：系统栈主要用于跟踪函数调用和维护执行上下文，数据栈用于数据的临时存储和操作。
• 可见性：系统栈对程序员通常是不可见的，而数据栈是程序员可以直接操作的。
• 生命周期：系统栈的生命周期与函数调用的生命周期相关，而数据栈的生命周期由程序员定义。
• 相同之处：都是先进后出的结构，只是管理用户不同。