数据结构：栈（含源码）

news2024/11/15 10:04:40

一、栈的概念和结构

二、栈的实现

2.1 头文件

2.2 各个功能的实现

初始化栈

入栈

出栈

获取栈顶元素和栈中有效个数

判断栈是否为空

栈的销毁

2.3 测试

完整源码

一、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。

后进先出示意图

后进先出步骤分解

二、栈的实现

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。

2.1 头文件

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;		// 栈顶
	int capacity;  // 容量 
}Stack;
// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps);
// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data);
// 出栈 
void StackPop(Stack* ps);
// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps);
// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps);
// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 
bool StackEmpty(Stack* ps);
// 销毁栈 
void StackDestroy(Stack* ps);

我们在创建栈时，一般是创建支持动态增长的栈，定长的静态栈不实用。这里的top就相当于是存储栈顶元素，capacity在入栈时为是否要增容提供判断条件。

2.2 各个功能的实现

初始化栈

void StackInit(Stack* ps)
{
	ps->a = NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}

数组置空，栈顶数字和容量归0。

入栈

void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int  newcapacity =ps->capacity== 0 ? 4 : ps->capacity*2;
		STDataType* tem = (STDataType*)realloc(ps->a, newcapacity*sizeof(STDataType));
		if (tem == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		ps->capacity = newcapacity;
		ps->a = tem;
	}
	ps->a[ps->top++] = data;
}

先判断容量是否有足够的空间让数据入栈，在第一次入栈是先给定4个空间，后面每次不够时就将空间数乘以2，还有一个判断是否开辟成功（这个可以不写，一般都会开辟成功）。

出栈

void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	ps->top--;
}

出栈非常的简单，只要将top数减少一个就行了，相当于是下一次入栈是直接把这个数据修改掉，就算没修改，打印时也不影响。

获取栈顶元素和栈中有效个数

STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);
	return ps->a[ps->top-1];
}

int StackSize(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

两个都是比较简单的代码，只要用top就可以知道栈顶元素和栈中的元素个数。

判断栈是否为空

bool StackEmpty(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}

栈中个数为0那么就是空栈，也是直接用到了top，。

栈的销毁

void StackDestroy(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}

和初始化类似，数组置空，top和capacity归0。

2.3 测试

写完代码后还是需要测试的

int main()
{
	Stack s;
	StackInit(&s);
	StackPush(&s, 1);
	StackPush(&s, 2);
	StackPush(&s, 3);
	StackPush(&s, 4);
	StackPush(&s, 5);
	while (!StackEmpty(&s))
	{
		printf("%d\n", StackTop(&s));
		StackPop(&s);
	}
	StackDestroy(&s);
}

我这里就是先入栈五个元素，然后在一个循环中打印，每打印一个就将栈顶元素出栈，直到栈变为空栈结束打印。

完整源码

zhan.h

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;	
	int capacity; 
}Stack;

void StackInit(Stack* ps);

void StackPush(Stack* ps, STDataType data);

void StackPop(Stack* ps);

STDataType StackTop(Stack* ps);
 
int StackSize(Stack* ps);

bool StackEmpty(Stack* ps);
 
void StackDestroy(Stack* ps);

zhan.c

#include"zhan.h"
void StackInit(Stack* ps)
{
	ps->a = NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}
void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int  newcapacity =ps->capacity== 0 ? 4 : ps->capacity*2;
		STDataType* tem = (STDataType*)realloc(ps->a, newcapacity*sizeof(STDataType));
		if (tem == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		ps->capacity = newcapacity;
		ps->a = tem;
	}
	ps->a[ps->top++] = data;
}
void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	ps->top--;
}
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);
	return ps->a[ps->top-1];
}
int StackSize(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}
bool StackEmpty(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}
void StackDestroy(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}

最好是要自己写一遍，这样才能加深印象，也更能理解栈相关的知识。

本篇关于栈的内容就到这里了，希望对各位有帮助，如果有错误欢迎指出，感谢支持。