文章目录
- 1. 栈
- 2. 栈的实现
- 2.1 准备工作
- 2.2 栈的初始化
- 2.3 入栈
- 2.4 出栈
- 2.5 判断栈是否为空
- 2.6 取出栈顶元素
- 2.7 获取栈中有效元素个数
- 2.8 销毁栈
- 效果图
- 3.代码整合
1. 栈
栈是一种特殊的线性表，其只允许固定一端进行插入和删除元素操作。进行数据的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/入栈/进栈：栈的插入操作，入数据在栈顶
出栈：栈的删除操作叫出栈。出数据也是在栈顶
后进先出(Last In First Out)
上图展示了栈的入栈与出栈，只有一端开口是栈的特点。
2. 栈的实现
要实现栈其实很简单，可以说栈就是功能缺失的顺序表。另外栈也分为数组栈和链栈。
链栈和数组栈也没什么特别的优劣之分，不过如果你要实现单链表的链栈，就要让链表的头为栈顶，这样插入数据的时候就不用找尾了。
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。下面我们来实现数组栈。
2.1 准备工作
为了以后用这个栈来存储各种类型的数据，所以我们定义一个标识符Datatype。
为了定位栈顶还需要一个top变量来指向栈的顶部。以及记录当前开了多少空间的capacity。
#define Datatype int //增加代码的拓展性
typedef struct stack
{
Datatype* a;
int top;
int capacity;
}stack;
2.2 栈的初始化
在初始化中可以先malloc一些空间，不过这里我就直接初始化为NULL了，后面插入时在扩容。
关于top
如果你初始化为-1代表的意思就是栈顶元素，如果你初始化为0代表的意思就是栈顶元素的下一个元素。
无论你初始化哪个都是可以的，只是后续的实现代码有些许不同。这里我选的就是初始化为0
void InitStack(stack* ps)
{
ps->a = NULL;//可以初始时就开辟空间，不过我选择了初始不开空间的写法
ps->top = 0;//初始为-1或者0都可以，后面的操作根据top的初始值来操作。
ps->capacity = 0;
}
2.3 入栈
每次入栈都要判断当前的空间是否足够，你也可以像写顺序表时那样把，判断写成一个函数，不过因为栈就只有一个插入函数，就显的没什么必要了。
扩容时要注意，因为初始化时的capacity为0不能直接X2扩容，要判断一下。
另外可能会有人有疑问，realloc不是用来扩容的吗，还可以当malloc用吗？
可以的，当没有初始空间时，realloc就可以当malloc使用。
//栈的插入/入栈
void PushStack(stack* ps,Datatype x)
{
assert(ps);
//判断空间是否充足
if (ps->top == ps->capacity)
{
//空间不够，扩容
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;//防止0乘任何数都为0的情况
Datatype* tmp = (stack*)realloc(ps->a,sizeof(stack) * newcapacity);
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc");
exit(-1);
}
ps->a = tmp;
ps->capacity = newcapacity;
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top += 1;
}
2.4 出栈
删除是唯一要注意的就是，如果栈为空可不能再删除了。
//栈的删除/出栈
void PopStack(stack* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);//栈为空时不能删除
ps->top -= 1;
}
2.5 判断栈是否为空
注意为空返回真，不为空返回假。
这里只要判断ps->top是否为0就可以了。
bool EmptyStack(stack* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
2.6 取出栈顶元素
因为ps->top表示栈顶的下一个元素，所以返回ps->a[ps->top - 1]就可以了
//取出栈顶元素
Datatype TopStack(stack* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);
return ps->a[ps->top - 1];
}
2.7 获取栈中有效元素个数
不知道大家有没有认为，ps->top很像顺序表的size。这里我们直接返回ps->top就可以代表有效个数了。
//获取栈中有效元素个数
int SizeStack(stack* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
2.8 销毁栈
为了防止内存泄漏，一定要记得释放空间哦~
//销毁栈
void DestoryStack(stack* ps)
{
assert(ps);
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->top = 0;
ps->capacity = 0;
}
效果图
3.代码整合
//stack.h
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#define Datatype int //增加代码的拓展性
typedef struct stack
{
Datatype* a;
int top;
int capacity;
}stack;
//栈的初始化
void InitStack(stack* ps);
//栈的插入/入栈
void PushStack(stack* ps, Datatype x);
//栈的删除/出栈
void PopStack(stack* ps);
//判断栈是否为空
bool EmptyStack(stack* ps);
//取出栈顶元素
Datatype TopStack(stack* ps);
//获取栈中有效元素个数
int SizeStack(stack* ps);
//销毁栈
void DestoryStack(stack* ps);
//stack.c
#include "stack.h"
//栈的初始化
void InitStack(stack* ps)
{
ps->a = NULL;//可以初始时就开辟空间，不过我选择了初始不开空间的写法
ps->top = 0;//初始为-1或者0都可以，后面的操作根据top的初始值来操作。
ps->capacity = 0;
}
//栈的插入/入栈
void PushStack(stack* ps,Datatype x)
{
assert(ps);
//判断空间是否充足
if (ps->top == ps->capacity)
{
//空间不够，扩容
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;//防止0乘任何数都为0的情况
Datatype* tmp = (stack*)realloc(ps->a,sizeof(stack) * newcapacity);
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc");
exit(-1);
}
ps->a = tmp;
ps->capacity = newcapacity;
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top += 1;
}
//栈的删除/出栈
void PopStack(stack* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);//栈为空时不能删除
ps->top -= 1;
}
//判断栈是否为空
bool EmptyStack(stack* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
//取出栈顶元素
Datatype TopStack(stack* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);
return ps->a[ps->top - 1];
}
//获取栈中有效元素个数
int SizeStack(stack* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
//销毁栈
void DestoryStack(stack* ps)
{
assert(ps);
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->top = 0;
ps->capacity = 0;
}
//test.c
#include "stack.h"
void test1()
{
/*stack s;
InitStack(&s);
PushStack(&s, 1);
PushStack(&s, 1);
PushStack(&s, 2);
PushStack(&s, 2);
PushStack(&s, 3);
PushStack(&s, 3);
PushStack(&s, 4);
PushStack(&s, 4);
while (!EmptyStack(&s))
{
printf("%d ", TopStack(&s));
PopStack(&s);
}
DestoryStack(&s);*/
}
int main()
{
test1();
return 0;
}
完
