【数据结构】栈(实现+原码)_数据结构栈

目录

栈的概念及结构

栈的实现

初始化栈

销毁

入栈

出栈

获取栈顶元素

获取栈中有效元素个数

判断栈是否为空

测试

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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）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。

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
 
typedef int STDataType;
 
// 下面是定长的静态栈的结构，实际中一般不实用，所以我们主要实现下面的支持动态增长的栈
#define N 10
typedef struct Stack
{
    STDataType _a[N];
    int _top; // 栈顶
}Stack;
 
 
// 支持动态增长的栈
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;//栈顶
	int capacity;//栈容量
}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);
 
//判断栈是否为空
bool StackEmpty(Stack* ps);
 
//获取栈中有效元素个数
int StackSize(Stack* ps);

初始化栈

栈的初始化和销毁都与顺序表类似，这里就不再详细解释，只是顺序表中的size(有效元素个数)，换成了这里的栈顶。

void StackInit(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;//也可初始化为-1，但在后面函数的实现中需做改变
}

销毁

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

入栈

与顺序表一样，增加元素时必须先判断容量是否足够，容量不够时需扩容。

这里的入栈和顺序表的尾插一样。

void StackPush(Stack* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a , sizeof(STDataType) * newcapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}

出栈

出栈即尾删，删除元素需判断栈是否为空，空栈不能出栈。

判断栈是否为空在下面实现。

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

获取栈顶元素

栈顶元素即顺序表中最后一个元素，直接根据下标即可找到。

当然栈不能为空。

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

获取栈中有效元素个数

返回top即可。

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

判断栈是否为空

可直接根据top是否等于0判断栈是否为空。

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

测试

栈的测试不能将栈的每个元素依次打印，而需要先入栈，然后找栈顶元素，依次出栈。

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 ", StackTop(&s));
		StackPop(&s);
	}
	StackDestroy(&s);
 
 
	return 0;
}

结果如下：