栈的定义与性质

第一个问题：什么是栈？
栈的定义是：
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。

分解一下就是：
首先是顺序表
只在一个端口进行数据插入和删除，这个端口叫做栈顶
另一个端口叫做栈底

元素的顺序遵循后进先出，先进后出的原则

第二个问题就是
什么是先进后出，什么是后进先出
就和手枪一样，在弹夹中，先压进去的子弹在弹夹的底部，后压入的子弹在弹夹的顶部，在顶部的子弹会先射出来

图解就是这样

这里是按照顺序入栈的方式，但是我们也可以不用顺序入栈，而是乱序入栈，结果就可能不一样
这个是栈的基本性质，针对这个基本性质，我们就能够实现栈

栈的实现

栈的定义

第一个问题，我们用顺序表还是链表实现？
栈的实现可以使用数组或者链表，但是相对而言数组的尾插是直接用最后一个下标插入就能够实现的，实现代价很小
所以我们使用数组

然后就是如何定义栈的问题
栈有如下特性，一块空间，栈顶部的位置，由于我们要动态使用栈，所以还要有栈空间的大小

struct Stack
{
	StackData* a;
	int top;
	int cap;
};

栈的功能

栈有哪些功能？
栈的创建，栈的销毁，入栈，出栈，判断栈为空，统计栈元素个数，获得栈顶元素

栈的创建

栈的创建本质是数组的创建
定义数组默认大小为 4
对空间进行开辟

为何要传地址，因为我们修改的是函数外部的栈，要用地址修改

void StackInit(Stack* qs)
{
	//暂时取4个字节大小
	Stackdata* arr = (Stackdata*)malloc(sizeof(Stackdata)*4);
	if (arr == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	qs->a = arr;
	qs->top = 0;
	qs->cap = 4;
}

入栈

入栈，数据存放在最后的位置上
根据设定，我们的top用来描述占中存放的数据个数
也就是下一个数据要插入的位置
所以入栈
就是，如果空间足够就入栈，不足就开辟空间
然后 top++
程序

void StackPush(Stack* qs, Stackdata x)
{
	if (qs->top == qs->cap)
	{
		int newcap = qs->cap * 2;
		Stackdata* newarr = (Stackdata*)realloc(qs->a,newcap*sizeof(Stackdata));
		if (newarr==NULL)
		{
			perror("realloc failed");
			exit(-1);
		}
		qs->a = newarr;
		qs->cap = newcap;
	}
	qs->a[qs->top] = x;
	qs->top++;
}

需要注意的是 因为 top 是 qs 结构体的一个内容
所以索引是 qs->top
存放数据应该放的位置是 qs->a[qs->top]

出栈

出栈的过程就是访问不到 top 上一个位置的元素
访问不到的意思就是
下一次插入，这个数字不会阻挡插入
访问栈头，不会访问到这个数
所以只要 top – 就能够达到这个效果
同时如果为空就不能出栈

void StackPop(Stack* qs)
{
	if (StackEmpty(qs))
	{
		printf("出栈失败，已经空了\n");
		return;
	}
	qs->top--;
}

栈顶

栈的使用是获取栈顶的元素
当栈不为空的时候

Stackdata StackTop(Stack* qs)
{
	assert(!StackEmpty(qs));
	return qs->a[qs->top-1];
}

assert 说明就是当栈为空的时候 直接报错
因为在设置中 top 是栈元素个数，所以栈顶为 top-1 位置上的元素

判断栈为空

当 top == 0 的时候
栈为空
程序

bool StackEmpty(Stack* qs)
{
	if (qs->top == 0)
	{
		return true;
	}
	return false;
}

得到栈的个数

因为 top 本身统计的就是数字个数
所以程序

int countStack(Stack* qs)
{
	return qs->top;
}

栈的销毁

销毁后
结构体中数组空间释放，并且把参数置为 0

void StackDestroy(Stack* qs)
{
	assert(qs);
	free(qs->a);
	qs->a = NULL;
	qs->cap = 0;
	qs->top = 0;
}

希望大家看完，能够有所收获
如果有错误，请指出我一定虚心改正
动动小手点赞
鼓励我输出更加优质的内容