前言
Hello,小伙伴们,今天我们继续数据结构的学习,前面我们学习了顺序表和链表的实现,今天的栈知识也是和前面的知识相辅相成。
如果你喜欢我的内容的话,就请不要吝啬自己手中的三连哟,万分感谢!!好,废话不多说,开始我们今天的正题。
1.栈的概念和结构
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的操作。进行数据插入和数据删除的一端,我们称之为栈顶,另一端我们称之为栈底。栈中的数据元素遵守后进先出的原则(Last In First Out)
压栈:栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈,入数据在栈顶;
出栈:栈的删除操作就叫做出栈。出数据也在栈顶。
栈的底层结构选型:
栈的实现一般可以使用数组或者链表,相对而言数组的结构要更加的简洁。因为数组在尾上插入数据的代价比较小。
2.栈的实现
更前几期的数据结构实现一样,我们还是先在VS2022上创建三个文件:
2.1 栈的定义:
前面我们说到,栈的底层结构我们采用数组的方式是最好的,所以我们可以怎样来定义栈呢?
诶,我们是不是可以想到我们之前学习过的顺序表呢,他们们的底层逻辑都可以通过数组来实现,整体功能大同小异。
那我们就来试试这样定义栈的结构:
typedef int SDataType;
typedef struct Stack
{
SDataType* arr;
int capacity;
int top;
}stack;
而在实现栈的功能时我们只要注意,栈的数据插入和数据删除都只是在一端进行就好了!!
2.2 栈的初始化
初始化栈,我们应当怎么来做呢?
我们先来看实现该功能的函数:
2.2.1 void InitStack(stack* ps)函数的定义和实现
/首先实现栈的初始化
void InitStack(stack* ps);
看到这这里有没有人觉得很熟悉呢?
对,其实这里的初始化就是和顺序表的初始化一样的所以开始的时候,我们需要
将 ps->arr置为NULL
ps->capacity = ps->top = 0;
函数我们就可以这样实现:
//首先实现栈的初始化
void InitStack(stack* ps)
{
assert(ps);
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->top = 0;
}
2.2.2 函数功能测试
2.3压栈的实现
2.3.1 void StackPush(stack* ps, SDataType x)的定义和实现
其实,压栈的函数和前面我们遇到的顺序表和链表的实现大致相同:
我们先来看压栈函数的定义:
//实现入栈操作
void StackPush(stack* ps, SDataType x);
再来看看函数的实现逻辑:
在这里我们还是要注意,插入数据的前提就是必须要有足够的空间来存储数据。
所以我们还是要用到CheckCapacity函数来检查存储空间
还不了解这个函数的同学,可以看看我往期的文章中关于顺序表的尾插,里面对该函数有介绍:
文章链接为:http://t.csdnimg.cn/sHzPc
void CheckCapacity(stack* ps)
{
if (ps->capacity == ps->top)
{
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
SDataType* newstack = (SDataType*)realloc(ps->arr, newcapacity * sizeof(SDataType));
if (newstack == NULL)
{
perror("CheckCapacity, realloc:");
exit(1);
}
ps->arr = newstack;
ps->capacity = newcapacity;
}
}
//实现入栈操作
void StackPush(stack* ps, SDataType x)
{
assert(ps);
CheckCapacity(ps);
ps->arr[ps->top++] = x;//ps->表示栈中有效数据的个数,每插入数据一次,ps->top就+1
}
2.3.2压栈函数的测试:
2.4 出栈函数的实现
2.4.1 void StackPop(stack* ps)函数的定义和实现
//出栈函数的实现
void StackPop(stack* ps);
实现出栈函数其实就和顺序表元素的尾删相似:
在这里我们需要注意尾删的前提就是必须要有数据可删
bool IsEmpty(stack *ps)
{
return ps->top == 0;
}
//出栈操作只能在栈顶进行
void StackPop(stack* ps)
{
assert(ps);
assert(!IsEmpty(ps));
ps->top--;
}
出栈,就是将当前的栈顶元素排除在有效的数据范围之外,使栈不再包含该数据,在后面插入数据时,新的数据会直接将原来的数据覆盖,不会对栈产生什么影响。
2.4.2 出栈函数的测试:
2.5获取栈顶元素
2.5.1 GetTop(satck* ps)函数的定义和实现
定义:
SDataType GetTop(stack *ps);
实现:
SDataType GetTop(stack* ps)
{
assert(ps && !IsEmpty(ps));
return ps->arr[ps->top - 1];
}
得到栈顶元素十分的简单,这里实现他,是为下面一个能够展示栈的重要特性的函数的实现做好铺垫!!
2.5.2 获取栈顶元素测试:
2.6 展示栈中的元素
2.6.1 StackShow 函数的定义和实现
定义:
void StackShow(stack* ps);
实现:
注意:根据栈的特性,栈中的数据不能被遍历也不能被随机访问,只能从栈顶依次取出。
void StackShow(stack* ps)
{
assert(ps);
//所以在ps->不为NULL的前提下,依次出栈,使所有的数据都有机会成为栈顶元素,这样才能被取出
//这是栈结构的特性!!!
while (!IsEmpty(ps))
{
SDataType data = GetTop(ps);
printf("%d ", data);
StackPop(ps);
}
}
因此,一个栈的数据只能展示一次,之后,栈中的数据全部出栈,失去了访问权限!!
2.6.2 栈元素展示测试:
接下来我们来实现最后一个栈函数。
2.7 获取栈中元素的个数
这个函数的实现十分的简单,因为栈中的元素个数就是ps->top
定义:
SDataType StackCount(stack* ps);
实现:
SDataType StackCount(stack* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
2.7.1 StackCount 函数的测试
到这里,栈的结构就是实现完了,虽然栈相比于前的链表和顺序表要简单,但他在数据结构中的地十分的重要,在后面的学习中,我们经常会使用栈来解决问题,所以大家一定要认真地理解栈!!
结语
今天关于栈的学习就到这里,如果你喜欢我的内容就请不要吝啬自己的三连哟!!
咱们下期再见!!!