目录
一、栈的概念及结构
二、栈的实现
三、初学栈的练习题
一、栈的概念及结构
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。
具体实现代码如下：
#pragma once
//Stack.h
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
// 支持动态增长的栈
//使用数组实现
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
int StackEmpty(Stack* ps);
// 销毁栈
void StackDestroy(Stack* ps);//Stack.c
#include "Stack.h"
void StackInit(Stack* ps)
{
assert(ps);
ps->_a = NULL;
ps->_top = 0;
ps->_capacity = 0;
}
void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
assert(ps);
//容量满了
if (ps->_capacity == ps->_top)
{
//如果数组的容量为0，就赋值为4,；如果数组的容量不为0且容量满了，就扩大为原来容量的二倍。
int newCapacity = ps->_capacity == 0 ? 4 : ps->_capacity * 2;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->_a,sizeof(STDataType) * newCapacity);
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
exit(-1);
}
ps->_a = tmp;
ps->_capacity = newCapacity;
}
ps->_a[ps->_top] = data;
ps->_top++;
}
void StackPop(Stack* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->_top > 0);
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;
}
int StackEmpty(Stack* ps)
{
return ps->_top;
}
void StackDestroy(Stack* ps)
{
assert(ps);
free(ps->_a);
ps->_a = NULL;
ps->_capacity = 0;
ps->_top = 0;
}test.c
#include "Stack.h"
void test01()
{
Stack st;
StackInit(&st);
StackPush(&st, 1);
StackPush(&st, 2);
StackPush(&st, 3);
StackPush(&st, 4);
StackPush(&st, 5);
while (StackEmpty(&st))
{
printf("%d ", StackTop(&st));
StackPop(&st);
}
printf("\n");
StackDestroy(&st);
}
int main()
{
test01();
return 0;
}三、初学栈的练习题
题1：
给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串 s ，判断字符串是否有效。
有效字符串需满足：
- 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
- 左括号必须以正确的顺序闭合。
- 每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。
思路：当输入的字符串中出现左括号时就进栈，出现右括号时就与栈顶的左括号看是否相匹配。若相匹配就栈顶的左括号出栈，不匹配就直接返回false。若所有左右括号都匹配才返回true。
具体实现代码如下（C语言实现）：
//C语言实现需要自己将栈的各个功能实现
typedef char STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* _a;
int _top; // 栈顶
int _capacity; // 容量
}Stack;
void StackInit(Stack* ps)
{
assert(ps);
ps->_a = NULL;
ps->_top = 0;
ps->_capacity = 0;
}
void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
assert(ps);
if (ps->_capacity == ps->_top)
{
int newCapacity = ps->_capacity == 0 ? 4 : ps->_capacity * 2;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->_a,sizeof(STDataType) * newCapacity);
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
exit(-1);
}
ps->_a = tmp;
ps->_capacity = newCapacity;
}
ps->_a[ps->_top] = data;
ps->_top++;
}
void StackPop(Stack* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->_top > 0);
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;
}
int StackEmpty(Stack* ps)
{
return ps->_top;
}
void StackDestroy(Stack* ps)
{
assert(ps);
free(ps->_a);
ps->_a = NULL;
ps->_capacity = 0;
ps->_top = 0;
}
bool isValid(char * s)
{
Stack st;
StackInit(&st);
char topVal;
while(*s)
{
//左括号入栈
if(*s == '(' || *s == '[' || *s == '{')
{
StackPush(&st, *s);
}
//右括号与栈顶左括号进行匹配
else
{
//栈里已经没有左括号了，再输入一个右括号，不匹配。
if(StackEmpty(&st) == 0)
{
StackDestroy(&st);
return false;
}
topVal = StackTop(&st);
//不匹配返回false。
if((topVal == '(' && *s != ')') || (topVal == '[' && *s != ']')
|| (topVal == '{' && *s != '}'))
{
StackDestroy(&st);
return false;
}
//匹配成功栈顶出栈。
StackPop(&st);
}
s++;
}
//最后栈里还剩有左括号返回false，不剩返回true。
int ret = StackEmpty(&st);
if(ret == 0)
return true;
else
return false;
}
