数据结构—栈

news2024/11/14 14:10:09

栈

概念

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。

结构

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。

栈的基本操作

定义栈的结构


//定义栈的结构
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* arr;
	int capacity;     //栈的空间大小
	int top;          //栈顶
}ST;

栈的初始化

void STInit(ST* ps);

栈的销毁

void STDestroy(ST* ps);

入栈

void StackPush(ST* ps, STDataType x);

出栈

void STPop(ST* ps);

取栈顶元素

STDataType STTop(ST* ps);

获取栈中有效元素个数

int STSize(ST* ps);

判断栈是否为空

bool STEmpty(ST* ps);

完整代码

Stack.h

#pragma once

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>

//定义栈的结构
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* arr;
	int capacity;     //栈的空间大小
	int top;          //栈顶
}ST;

void STInit(ST* ps);
void STDestroy(ST* ps);

//栈顶---入数据、出数据
void StackPush(ST* ps, STDataType x);
void StackPop(ST* ps);

//取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps);

bool StackEmpty(ST* ps);

//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps);

Stack.c

#include"Stack.h"

void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

void STDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->arr)
		free(ps->arr);
	ps->arr = NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}

void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);

	//1.判断空间是否足够
	if (ps->capacity == ps->top)
	{
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail!");
			exit(1);
		}
		ps->arr = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}
	//空间足够
	ps->arr[ps->top++] = x;
}
bool StackEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}
void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));

	--ps->top;
}


//取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));

	return ps->arr[ps->top - 1];
}

//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

test.c

#include"Stack.h"

void STTest()
{
	ST st;
	STInit(&st);
	//
	StackPush(&st, 1);
	StackPush(&st, 2);
	StackPush(&st, 3);
	StackPush(&st, 4);
	printf("size: %d\n", STSize(&st));//4
	//StackPush(&st, 5);

	//StackPop(&st);

	//循环出栈，直到栈为空
	while (!StackEmpty(&st))
	{
		STDataType data = StackTop(&st);
		printf("%d ", data);
		//出栈
		StackPop(&st);
	}
	printf("size: %d\n", STSize(&st));//0


	///
	STDestroy(&st);
}

int main()
{
	STTest();
	return 0;
}