栈
- 一.栈的概念及结构
- 二.顺序栈与链栈
- 1.顺序栈
- 2.链栈
- 1.单链表栈
- 2.双链表栈
- 三.顺序栈的实现
- 1.栈的初始化
- 2.检查栈的容量
- 3.入栈
- 4.出栈
- 5.获取栈顶元素
- 6.栈的大小
- 7.栈的判空
- 8.栈的清空
- 9.栈的销毁
- 四.模块化源代码
- 1.Stack.h
- 2.Stack.c
- 3.test.c
一.栈的概念及结构
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。
二.顺序栈与链栈
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。那是为什么？且听下文分解。
1.顺序栈
2.链栈
1.单链表栈
将栈顶与栈低换个位置可以解决该问题，如下图：
2.双链表栈
- 由于双向链表比单链表多一个指针，基于节省内存的原由
单链表优于双向链表。 - 数组的效率更优于单链表，原因：链表每一次插入一个数据都要申请一个节点，每次删除一个数据都要释放一个节点，且顺序栈包含数据+容量+栈顶，而链栈包含数据+指针，每个数据都要包含指针，顺序栈较于连栈会省一些内存。
接下来我将实现最优的——>顺序栈
三.顺序栈的实现
会写顺序表，那么实现顺序栈会非常轻松，这里就不一一介绍了，直接上代码。
1.栈的初始化
void StackInit(ST* ps)
{
assert(ps);//断言
ps->arr = NULL;
ps->capacity = 0;
ps->top = 0;
}
2.检查栈的容量
void CheckCapacity(ST* ps)
{
assert(ps);
//栈满
if (ps->top == ps->capacity)
{
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, sizeof(STDataType) * newCapacity);
if (tmp == NULL)//空间开辟失败
{
perror("realloc fail!");
exit(-1);//退出程序
}
//空间开辟成功
ps->arr = tmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
}
3.入栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
CheckCapacity(ps);
ps->arr[ps->top] = x;
ps->top++;
}
4.出栈
void StackPop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);//栈空，无法出栈，否则下标越界
ps->top--;
}
5.获取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);
return ps->arr[ps->top - 1];
}
6.栈的大小
int StackSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
7.栈的判空
bool StackEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
8.栈的清空
void StackClear(ST* ps)
{
assert(ps);
ps->top = 0;
ps->capacity = 0;
}
9.栈的销毁
void StackDestory(ST* ps)
{
assert(ps);
StackClear(ps);
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
}
四.模块化源代码
1.Stack.h
//#pragma once 防止头文件被重复包含
#ifndef __STACK_H__
#define __STACK_H__
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* arr; //栈空间的首地址
int top; //栈顶
int capacity; //容量
}ST;
void StackInit(ST* ps);//栈的初始化
void CheckCapacity(ST* ps);//检查栈的容量
void StackPush(ST* ps, STDataType x);//入栈
void StackPop(ST* ps);//出栈
STDataType StackTop(ST* ps);//获取栈顶元素
int StackSize(ST* ps);//获取栈的长度
bool StackEmpty(ST* ps);//栈的判空
void StackClear(ST* ps);//栈的清空
void StackDestory(ST* ps);//栈的销毁
#endif
2.Stack.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"
void StackInit(ST* ps)
{
assert(ps);//断言
ps->arr = NULL;
ps->capacity = 0;
ps->top = 0;
}
void CheckCapacity(ST* ps)
{
assert(ps);
//栈满
if (ps->top == ps->capacity)
{
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, sizeof(STDataType) * newCapacity);
if (tmp == NULL)//空间开辟失败
{
perror("realloc fail!");
exit(-1);//退出程序
}
//空间开辟成功
ps->arr = tmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
}
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
CheckCapacity(ps);
ps->arr[ps->top] = x;
ps->top++;
}
void StackPop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);//栈空，无法出栈，否则下标越界
ps->top--;
}
STDataType StackTop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);
return ps->arr[ps->top - 1];
}
int StackSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
bool StackEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
void StackClear(ST* ps)
{
assert(ps);
ps->top = 0;
ps->capacity = 0;
}
void StackDestory(ST* ps)
{
assert(ps);
StackClear(ps);
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
}
3.test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"
enum
{
EXIT,
PUSH,
POP,
TOP,
SIZE,
EMPTY,
CLEAR
};
void Menu()
{
printf("***************栈**************\n");
printf("****1.入栈 2.出栈****\n");
printf("****3.栈顶 4.大小****\n");
printf("****5.判空 6.清空****\n");
printf("****0.退出 ******\n");
printf("*******************************\n");
}
int main()
{
ST st;
StackInit(&st);
int select = 0;
STDataType value;
bool flag;
do
{
Menu();
printf("请选择您的操作：");
scanf("%d", &select);
switch (select)
{
case EXIT:
printf("退出栈!\n");
break;
case PUSH:
printf("请输入您要入栈的值：");
scanf("%d", &value);
StackPush(&st, value);
break;
case POP:
StackPop(&st);
break;
case TOP:
value = StackTop(&st);
printf("栈顶元素：%d\n", value);
break;
case SIZE:
printf("栈的大小为：%d\n", StackSize(&st));
break;
case EMPTY:
flag = StackEmpty(&st);
if (flag)
{
printf("栈为空!\n");
}
else
{
printf("栈不为空!\n");
}
break;
case CLEAR:
StackClear(&st);
break;
default:
printf("输入错误，请重新输入！\n");
break;
}
} while (select);
StackDestory(&st);
return 0;
}
创作不易，如果能帮到你的话能赏个三连吗？感谢啦！！！
