栈的实现及其括号匹配问题
- 一、栈的基本概念及其实现
- 二、栈的数据结构实现
- 三、oj题括号匹配问题解答
一、栈的基本概念及其实现
1.什么是栈?
栈是一种特殊的线性表,只允许栈顶一段插入和删除数据,栈底就是一个容器的底子,栈中的数据元素遵守后进先出LIFO(Last In First Out)的原则。
基本概念
压栈:向栈里面放数据(我也叫给栈压数据)
出栈:从栈顶取数据
我对栈的理解
我把栈理解为一个垃圾桶,入栈把垃圾放进栈内,出栈把栈顶的垃圾取出来!
二、栈的数据结构实现
//定义栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
//存储数据的指针
STDataType* a;
//定义栈顶
int top;
//定义栈容器的大小
int capacity;
}ST;
//下面实现常用的接口
//初始化栈,这个一定要初始化,不然栈操作问题很大!
实现的接口:
//初始化栈
void STInit(ST* ps);
//销毁栈
void STDestory(ST* ps);
//给栈压数据
void STPush(ST* ps,STDataType x);
//从栈顶出数据
void STPop(ST* ps);
//获取栈顶元素
STDataTye STTop(ST* ps);
//判断栈是否为空
bool STEmpty(ST* ps);
//获取栈的元素个数
int STSize(ST* ps);
实现上面列出的接口
//栈初始化
//初始化
void STInit(ST* ps)
{
ps->a = NULL;
ps->capacity = 0;
//刚开始是栈顶是0
ps->top = 0;
}
//销毁栈
//销毁栈
void STDestory(ST* ps)
{
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->capacity = ps->top = 0;
}
//给栈压数据,压数据,首先要检测是否容量足够,若不够,直接扩容为原来的2倍,下面压数据
//压数据
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
if (ps->capacity == ps->top)
{
//扩容
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * (ps->capacity);
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a,newcapacity * sizeof(STDataType));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail!");
return;
}
ps->a = tmp;
ps->capacity = newcapacity;
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
//出数据,要有数据出,检测栈不为空,当然,传来ps不为NULL,直接top- -
//出数据
void STPop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!STEmpty(ps));
ps->top--;
}
//获取栈顶元素
//还是检测传来的指针不为NULL,栈不为空,栈若为空就没有元素取了
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!STEmpty(ps));
return ps->a[ps->top - 1];
}
//判空
//判空
bool STEmpty(ST* ps)
{
return ps->top == 0;
}
//获取元素个数
//获取元素个数
int STSize(ST* ps)
{
return ps->top;
}
栈实现的整个代码
//stack.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#include <assert.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
//存数据
STDataType* a;
//设置栈顶
int top;
//容量
int capacity;
}ST;
//初始化
void STInit(ST* ps);
//销毁栈
void STDestory(ST* ps);
//压数据
void STPush(ST* ps,STDataType x);
//出数据
void STPop(ST* ps);
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps);
//判空
bool STEmpty(ST* ps);
//获取元素个数
int STSize(ST* ps);
//Stack.c
#include "Stack.h"
//初始化
void STInit(ST* ps)
{
ps->a = NULL;
ps->capacity = 0;
//刚开始是栈顶是0
ps->top = 0;
}
//销毁栈
void STDestory(ST* ps)
{
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->capacity = ps->top = 0;
}
//压数据
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
if (ps->capacity == ps->top)
{
//扩容
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * (ps->capacity);
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a,newcapacity * sizeof(STDataType));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail!");
return;
}
ps->a = tmp;
ps->capacity = newcapacity;
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
//出数据
void STPop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!STEmpty(ps));
ps->top--;
}
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!STEmpty(ps));
return ps->a[ps->top - 1];
}
//判空
bool STEmpty(ST* ps)
{
return ps->top == 0;
}
//获取元素个数
int STSize(ST* ps)
{
return ps->top;
}
//Test.c
#include "Stack.h"
void STTest()
{
ST st;
STInit(&st);
STPush(&st, 1);
STPush(&st, 2);
STPush(&st, 3);
STPush(&st, 4);
while (!STEmpty(&st))
{
int Top = STTop(&st);
printf("%d ", Top);
STPop(&st);
}
STDestory(&st);
}
int main()
{
STTest();
return 0;
}
三、oj题括号匹配问题解答
//解题思路:
//1.先把左括号入栈‘(’,‘[’,‘{’,拿到左括号入栈
//2.拿到右括号‘)’,‘]’,‘}’,拿到右括号,把入栈的左括号出栈,看是否匹配,如果匹配,则继续执行上面操作,如果不匹配,则返回false。
//3.考虑如果左括号和右括号的数量一样多,则入栈,出栈,最后的栈内元素个数为0,栈为空!
//4.左括号比右括号多的问题,遇到左括号入栈,遇到右括号出栈,则一定左括号的元素没有出完,检测栈是否为空,不为空,返回false
//5.右括号比左括号多的问题,在拿到右括号出栈之前检测栈是否为空,如果为空,则右括号多,返回false!
//代码实现!
typedef char STDataType;
typedef struct Stack
{
//存数据
STDataType* a;
//设置栈顶
int top;
//容量
int capacity;
}ST;
//初始化
void STInit(ST* ps)
{
ps->a = NULL;
ps->capacity = 0;
//刚开始是栈顶是0
ps->top = 0;
}
//销毁栈
void STDestory(ST* ps)
{
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->capacity = ps->top = 0;
}
//压数据
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
if (ps->capacity == ps->top)
{
//扩容
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * (ps->capacity);
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a,newcapacity * sizeof(STDataType));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail!");
return;
}
ps->a = tmp;
ps->capacity = newcapacity;
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
//判空
bool STEmpty(ST* ps)
{
return ps->top == 0;
}
//出数据
void STPop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!STEmpty(ps));
ps->top--;
}
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!STEmpty(ps));
return ps->a[ps->top - 1];
}
//获取元素个数
int STSize(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!STEmpty(ps));
return ps->top;
}
bool isValid(char* s) {
ST st;
STInit(&st);
while(*s)
{
//左括号入栈
if(
(*s == '(')||
(*s == '{')||
(*s == '[')
)
{
STPush(&st,*s);
}
//右括号出栈
else{
//右括号多的问题
if(STEmpty(&st))
{
STDestory(&st);
return false;
}
char* Top = STTop(&st);
STPop(&st);
if(
((Top == '(')&&(*s != ')'))||
((Top == '{')&&(*s != '}'))||
((Top == '[')&&(*s != ']'))
)
{
return false;
}
}
s++;
}
//看是不是左括号多
bool ret = STEmpty(&st);
STDestory(&st);
return ret;
}
完结!!!