目录
🍊前言🍊:
🥝一.栈的概述🥝:
1.栈的概念:
2.栈的结构:
🍉 二、栈的各接口功能实现🍉:
1.栈的初始化:
2.压栈:
3.出栈:
4.取栈顶数据:
5.计算栈内有效数据:
6.判断栈是否为空:
7.栈的销毁:
🍇三、所有接口完整代码🍇:
1.Stack.h:
2.Stack.c:
3.test.c:
🍒总结🍒:
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🏡🏡 本文重点 🏡🏡:
🚅 栈的概念与结构 🚃 栈各接口功能实现 🚏🚏
🍊前言🍊:
前面我们学习了顺序表与链表的相关知识,也实现了它们各自的所有常用功能接口,理清了二者的使用差异和适用条件,而今天我们就将进入下一部分关于 栈(stack) 的研究之中。
🥝一.栈的概述🥝:
1.栈的概念:
栈(stack)又名堆栈,它是一种运算受限的线性表。限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。这一端被称为栈顶,相对地,把另一端称为栈底。向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈,它是把新元素放到栈顶元素的上面,使之成为新的栈顶元素;从一个栈删除元素又称作出栈或退栈,它是把栈顶元素删除掉,使其相邻的元素成为新的栈顶元素。
- 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、入栈或压栈,入数据在栈顶。
- 出栈:栈的删除操作叫做出栈或退栈。出数据也在栈顶。
2.栈的结构:
🍉 二、栈的各接口功能实现🍉:
在这里銮崽以数组栈的实现为例为各位小伙伴们进行讲解。
1.栈的初始化:
- 初始化前需进行非空判断,防止对空指针进行操作。
- 确认非空后将所有元素置为初始值即可。
- Top 的值可以为 0 也可以为 -1 ,区别在于:为 0 表示 Top 指向栈顶数据的下一个数据;而 -1 表示 Top 指向栈顶数据。
void SInit(ST* p) { if (p == NULL) { return; } p->a = NULL; p->top = 0; p->capacity = 0; }
2.压栈:
- 执行操作前进行非空判断,防止对空指针进行操作。
- 还要对栈空间进行判断,若栈内 top = capacity ,则说明此时已经存满,于是需要进行扩容操作。
- 扩容操作注意考虑首次扩容,即栈内容为空时的特殊情况,这里使用了三目操作符,首次扩容时使内存扩容为一个数据的大小,即 SDataType 类型,为 4 字节,而其它数据在扩容时则扩容为原大小的二倍。
- 扩容完毕后判断是否扩容成功,扩容失败需要提示扩容错误并退出,防止出现不可预料的错误。扩容成功则将新申请来的空间赋给栈。
- 最后若达到压栈要求,则将数据存至栈顶,并使栈顶向后指一步。
void SPush(ST* p, SDataType x) { if (p == NULL) { return; } //判断是否存满: if (p->top == p->capacity) { //动态开辟: int NewCapacity = (p->capacity == 0) ? 4 : (p->capacity * 2); SDataType* tmp = realloc(p->a, sizeof(SDataType) * NewCapacity); //判断是否开辟成功: if (tmp == NULL) { printf("Realloc fail\n"); exit; } else { p->a = tmp; p->capacity = NewCapacity; } } //达到压栈要求,执行压栈操作: p->a[p->top] = x; p->top++; }
3.出栈:
- 执行操作前需进行非空判断,防止对空指针进行操作。
- 删除栈顶数据,即数据出栈的操作则十分简单,只需将指向栈顶的指针前移一步即可,不过在进行前移时,要注意判断栈内是否还有数据元素,若没有数据则停止前移。
void SPop(ST* p) { if (p == NULL) { return; } if (p->top > 0) { p->top--; } }
4.取栈顶数据:
- 执行操作前需要进行非空判断,防止对空指针进行操作。
- 同时需要判断栈内是否存在数据。
- 若判断结果非空,即栈内存在数据(可以获取到栈顶数据),则返回栈顶数据,否则打印提示“ 栈顶数据获取失败 ”。
SDataType STop(ST* p) { if (p == NULL) { printf("StackTop get fail\n"); exit; } if (p->top > 0) { return p->a[p->top - 1]; } }
5.计算栈内有效数据:
- 执行操作前需进行非空判断,防止对空指针进行操作。
- 判断栈数据有效后,直返回栈顶即可,即为栈内有效数据。
int SSize(ST* p) { if (p == NULL) { printf("StsckSize get fail\n"); exit; } return p->top; }
6.判断栈是否为空:
- 执行操作前需要进行非空判断,防止对空指针进行操作。
- 直接对栈顶数据进行判断即可,若栈顶数据为初始值 0 ,则说明栈内没有数据,为空,返回特征值 1,否则返回 0。
int SEmpty(ST* p) { if (p == NULL) { printf("StackEmpty get fail\n"); exit; } if (p->top == 0) { return 1; } else { return 0; } }
- 该接口甚至可以简化为:
int SEmpty(ST* p) { if (p == NULL) { printf("StackEmpty get fail\n"); exit; } return p->top == 0; }
7.栈的销毁:
- 执行操作前需进行非空判断,防止对空指针进行操作。
- 判断结果非空,即需要释放后,直接释放指针 p->a 并置空后,将栈顶数据 top 与有效数据数量 capacity 置为初始值 0 即可。
void SDestroy(ST* p) { if (p == NULL) { return; } free(p->a); p->a = NULL; p->capacity = p->top = 0; }
🍇三、所有接口完整代码🍇:
1.Stack.h:
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef int SDataType;
typedef struct Stack
{
SDataType* a;
int top; //栈顶位置
int capacity; //容量空间的大小
}ST;
void SInit(ST* p); //栈的初始化
void SPush(ST* p, SDataType x); //压栈
void SPop(ST* p); //出栈
SDataType STop(ST* p); //取栈顶数据
int SSize(ST* p); //计算栈内有效数据数量
int SEmpty(ST* p); //判断栈是否为空
void SDestroy(ST* p); //栈的销毁
2.Stack.c:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"
//栈的初始化:
void SInit(ST* p)
{
if (p == NULL)
{
return;
}
p->a = NULL;
p->top = 0; //也可以是-1
p->capacity = 0;
}
//压栈:
void SPush(ST* p, SDataType x)
{
if (p == NULL)
{
return;
}
//判断是否存满:
if (p->top == p->capacity)
{
//动态开辟:
int NewCapacity = (p->capacity == 0) ? 4 : (p->capacity * 2);
SDataType* tmp = realloc(p->a, sizeof(SDataType) * NewCapacity);
//判断是否开辟成功:
if (tmp == NULL)
{
printf("Realloc fail\n");
exit;
}
else
{
p->a = tmp;
p->capacity = NewCapacity;
}
}
//达到压栈要求,执行压栈操作:
p->a[p->top] = x;
p->top++;
}
//出栈:
void SPop(ST* p)
{
if (p == NULL)
{
return;
}
if (p->top > 0)
{
p->top--;
}
}
//取栈顶数据:
SDataType STop(ST* p)
{
if (p == NULL)
{
printf("StsckTop get fail\n");
exit;
}
if (p->top > 0)
{
return p->a[p->top - 1];
}
}
//计算栈内有效数据数量:
int SSize(ST* p)
{
if (p == NULL)
{
printf("StsckSize get fail\n");
exit;
}
return p->top;
}
//判断栈是否为空:
int SEmpty(ST* p)
{
if (p == NULL)
{
printf("StsckEmpty get fail\n");
exit;
}
if (p->top == 0)
{
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
//判断非空可以简化为:
int SEmpty(ST* p)
{
if (p == NULL)
{
printf("StsckEmpty get fail\n");
exit;
}
return p->top == 0;
}
//栈的销毁:
void SDestroy(ST* p)
{
if (p == NULL)
{
return;
}
free(p->a);
p->a = NULL;
p->capacity = p->top = 0;
}
3.test.c:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"
void StackTest()
{
ST st;
//初始化栈:
SInit(&st);
//压栈:
SPush(&st, 1);
SPush(&st, 2);
SPush(&st, 3);
SPush(&st, 4);
//出栈:
SPop(&st);
SPop(&st);
//获取栈顶数据:
printf("Top Data = %d\n", STop(&st));
//获取有效数据个数:
printf("Here are %d data in the stack\n", SSize(&st));
//判断栈内是否为空:
int ret = SEmpty(&st);
if (ret)
{
printf("NULL\n");
}
else
{
printf("NOT NULL\n");
}
//销毁栈:
SDestroy(&st);
}
int main()
{
StackTest();
return 0;
}
🍒总结🍒:
今天銮崽就以数组栈为例,较全面的向各位小伙伴们展示并讲解了栈的概念、结构与各接口的实现过程与作用原理,各位小伙伴们下去以后最好能够再抽出一些时间,自己动动手,尝试一下栈各个接口的实现,帮助自己更好的理解和使用栈的相关操作。
🔥🔥眼里有不朽的光芒,心里有永恒的希望🔥🔥
更新不易,辛苦各位小伙伴们动动小手,👍三连走一走💕💕 ~ ~ ~ 你们真的对我很重要!最后,本文仍有许多不足之处,欢迎各位认真读完文章的小伙伴们随时私信交流、批评指正!