一、栈的概念及结构

栈是一种特殊的线性表，只允许在固定的一端进行插入删除元素操作。

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。

栈中的数据元素遵循后进先出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、栈的实现

栈的实现一般可以使用数组或链表实现：

相对而言数组结构实现更优，因为数组尾插数据代价比较小。

Stack.h文件：

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;		//栈顶
	int capacity;	//容量
}ST;
//初始化
void STInit(ST* pst);
//销毁
void STDestroy(ST* pst);
//入栈
void STPush(ST* pst, STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* pst);
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst);
//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* pst);
//检测栈是否为空
bool STEmpty(ST* pst);

Stack.c文件：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"
//初始化
void STInit(ST* pst)
{
	assert(pst);
	pst->a = NULL;
	pst->top = pst->capacity = 0;//top指向栈顶数据的下一个位置
}
//销毁
void STDestroy(ST* pst)
{
	assert(pst);
	free(pst->a);
	pst->a = NULL;
	pst->top = pst->capacity = 0;
}
//入栈
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
	assert(pst);
	//扩容
	if (pst->top == pst->capacity)
	{
		int newCapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, newCapacity * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		pst->a = tmp;
		pst->capacity = newCapacity;
	}
	pst->a[pst->top] = x;
	pst->top++;
}
//出栈
void STPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
    assert(pst->top > 0);
	return pst->top--;
}
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
    assert(pst->top > 0);
	return pst->a[pst->top - 1];
}
//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top;
}
//检测栈是否为空，如果为空返回非0，不为空返回0
bool STEmpty(ST* pst)
{
	assert(pst);
	if (pst->top == 0)
	{
		return 1;
	}
	else
	{
		return 0;
	}
}

Test.c文件：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"
int main()
{
	ST s;
	STInit(&s);
	STPush(&s, 1);
	STPush(&s, 2);
	STPush(&s, 3);
	STPush(&s, 4);
	STPop(&s);
	printf("%d\n", STTop(&s));
	while (!STEmpty(&s))
	{
		printf("%d ", STTop(&s));
		STPop(&s);
	}
	STDestroy(&s);
	return 0;
}

三、括号匹配问题

20. 有效的括号 - 力扣（LeetCode）

typedef char STDataType;
typedef struct Stack
{
    STDataType* a;
    int top;		//栈顶
    int capacity;	//容量
}ST;
//初始化
void STInit(ST* pst);
//销毁
void STDestroy(ST* pst);
//入栈
void STPush(ST* pst, STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* pst);
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst);
//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* pst);
//检测栈是否为空
bool STEmpty(ST* pst);

//初始化
void STInit(ST* pst)
{
    assert(pst);
    pst->a = NULL;
    pst->top = 0;
    pst->capacity = 0;
}
//销毁
void STDestroy(ST* pst)
{
    assert(pst);
    free(pst->a);
    pst->a = NULL;
    pst->top = pst->capacity = 0;
}
//入栈
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
    assert(pst);
    //扩容
    if (pst->top == pst->capacity)
    {
        int newCapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
        STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, newCapacity * sizeof(STDataType));
        if (tmp == NULL)
        {
            perror("realloc fail");
            return;
        }
        pst->a = tmp;
        pst->capacity = newCapacity;
    }
    pst->a[pst->top] = x;
    pst->top++;
}
//出栈
void STPop(ST* pst)
{
    assert(pst);
    pst->top--;
}
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst)
{
    assert(pst);
    return pst->a[pst->top - 1];
}
//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* pst)
{
    assert(pst);
    return pst->top;
}
//检测栈是否为空，如果为空返回非0，不为空返回0
bool STEmpty(ST* pst)
{
    assert(pst);
    return pst->top == 0;
}

bool isValid(const char* s) {
    ST st;
    STInit(&st);
    while (*s)
    {
        //左括号入栈
        if (*s == '(' || *s == '[' || *s == '{')
        {
            STPush(&st, *s);
        }
        else {
            if (STEmpty(&st))
            {
                STDestroy(&st);
                return false;
            }
            char top = STTop(&st);
            STPop(&st);
            //不匹配
            if ((top == '(' && *s != ')') ||
                (top == '[' && *s != ']') ||
                (top == '{' && *s != '}'))
            {
                STDestroy(&st);
                return false;
            }
        }
        ++s;
    }
    //栈不为空说明左括号比右括号多，数量不匹配
    bool ret = STEmpty(&st);
    STDestroy(&st);
    return ret;
}