栈的介绍

栈的概念

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）

栈的结构

栈的实现（动态数组实现）

初始化栈

首先，我们需要用结构体创建一个栈，这个结构体需要包括栈的基本内容（栈，栈顶，栈的容量）。

typedef int STDataType;//栈中存储的元素类型（这里用整型举例）

typedef struct Stack
{
	STDataType* a;//栈
	int top;//栈顶
	int capacity;//容量，方便增容
}Stack;

然后，我们需要一个初始化函数，对刚创建的栈进行初始化。

//初始化栈
void StackInit(Stack* pst)
{
	assert(pst);

	pst->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType)* 4);//初始化栈可存储4个元素
	pst->top = 0;//初始时栈中无元素，栈顶为0
	pst->capacity = 4;//容量为4
}

入栈

进行入栈操作前，我们需要检测栈的当前状态，若已满，则需要先对其进行增容，然后才能进行入栈操作。

//入栈
void StackPush(Stack* pst, STDataType x)
{
	assert(pst);

	if (pst->top == pst->capacity)//栈已满，需扩容
	{
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, sizeof(STDataType)*pst->capacity * 2);
		if (tmp == NULL)
		{
			printf("realloc fail\n");
			exit(-1);
		}
		pst->a = tmp;
		pst->capacity *= 2;//栈容量扩大为原来的两倍
	}
	pst->a[pst->top] = x;//栈顶位置存放元素x
	pst->top++;//栈顶上移
}

出栈

出栈操作比较简单，即让栈顶的位置向下移动一位即可。但需检测栈是否为空，若为空，则不能进行出栈操作。

//出栈
void StackPop(Stack* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!StackEmpty(pst));//检测栈是否为空

	pst->top--;//栈顶下移
}

获取栈顶元素

获取栈顶元素，即获取栈的最上方的元素。若栈为空，则不能获取。

//获取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!StackEmpty(pst));//检测栈是否为空

	return pst->a[pst->top - 1];//返回栈顶元素
}

判断栈是否为空

检测栈是否为空，即判断栈顶的位置是否是0即可。若栈顶是0，则栈为空。

//检测栈是否为空
bool StackEmpty(Stack* pst)
{
	assert(pst);

	return pst->top == 0;
}

获取栈中有效元素的个数

因为top记录的是栈顶，使用top的值便代表栈中有效元素的个数。

//获取栈中有效元素个数
int StackSize(Stack* pst)
{
	assert(pst);

	return pst->top;//top的值便是栈中有效元素的个数
}

销毁栈

因为栈的内存空间是动态开辟出来的，当我们使用完后必须释放其内存空间，避免内存泄漏。

//销毁栈
void StackDestroy(Stack* pst)
{
	assert(pst);

	free(pst->a);//释放栈
	pst->a = NULL;//及时置空
	pst->top = 0;//栈顶置0
	pst->capacity = 0;//容量置0
}