【数据结构】 详解栈

栈的概念及其结构

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成为栈顶，另一端称为栈底。

元素遵循后进先出原则。

压栈：栈的插入称为进栈/压栈/入栈，入数据在栈顶。

出栈：栈的删除操作称为出栈。出数据在栈顶。

栈的实现

栈一般可以用数组或者链表实现，相对而言数组结构更优一些。

 

栈的实现一般是采用动态内存管理实现的。

 

准备环节：

//以顺序表的形式
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;//栈顶
	int capacity;//容量
}Stack;

1.初始化

基本思路：1）断言

2）指针置空

3）栈顶，容量置为0

代码：

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

2.入栈

基本思路：1）断言

2）判断顺序表是否需要扩容

3）插入数据

画图：

类似于顺序表的尾插

代码：

//入栈
void StackPush(Stack* ps, STDataType x)
{
	//断言
	assert(ps);
	//判断是否需要扩容
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? ps->capacity = 4 : ps->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newcapacity);
		//判断扩容是否成功
		if (tmp == NULL)
		{
			printf("realloc fail\n");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}
	//插入数据
	//数组的下标从0开始，top指向的就是栈顶
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}

 

3.出栈

基本思路：类似于顺序表尾删

1）断言

2）将top--，退一位就行

画图：

代码：

//出栈
void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	//断言栈是否为空
	assert(ps->top > 0);
 
	ps->top--;
}

 

4.获取栈顶元素

基本思路：1）断言

2）断言栈是否为空

3）返回ps->a[ps->top-1]

画图：

可见top指向的是栈顶元素的下一位。

代码：

//获取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	//断言栈是否为空
	assert(ps->top);
 
	return ps->a[ps->top-1];
}

 

5.检测栈是否为空

为空返回true非空返回false

基本思路：1）断言传递的指针

2）if判断句或者把 ps->top == 0 的结果返回

代码：

//检测栈是否为空
bool StackEmpty(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	非空
	//if (ps->top > 0)
	//{
	//	return false;
	//}
	为空
	//else
	//	return true;
	//更优化的写法
	return ps->top == 0;
}

6.记录栈里数据个数

基本思路：1）断言

2）top指的值正是数据的个数。

画图：

 

此时栈数据个数为3，top的值为3.

代码：

int StackSize(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	//返回个数，top指的是栈顶数据的下一位。
	return ps->top;
}

 

7.销毁栈

基本思路：1）断言

2）free指针变量

3）容量和栈顶置为0

代码：

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

依靠已知接口打印栈数据

#include"Stack.h"
 
void test()
{
	Stack st;
	StackInit(&st);
	StackPush(&st, 1);
	StackPush(&st, 2);
	StackPush(&st, 3);
	StackPush(&st, 4);
 
	//printf("%d ", StackTop(&st));
 
	while (!StackEmpty(&st))
	{
		printf("%d ", StackTop(&st));
		StackPop(&st);
	}
	printf("\n");
 
	StackDestroy(&st);
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}

头文件：

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
 
//以顺序表的形式
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;//栈顶
	int capacity;//容量
}Stack;
 
//初始化
void StackInit(Stack* ps);
 
//销毁
void StackDestroy(Stack* ps);
 
//入栈
void StackPush(Stack* ps,STDataType x);
 
//出栈
void StackPop(Stack* ps);
 
//获取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* ps);
 
//检测栈是否为空
bool StackEmpty(Stack* ps);
 
//获取栈有多少个数据
int StackSize(Stack* ps);