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【数据结构】栈的实现

日出等日落 2023-05-19 00:00:03

简介【数据结构】栈的实现

😛作者：日出等日落

📘 专栏：数据结构

🌹 如果说，读书是在奠定人生的基石，在梳理人生的羽毛，那么，实践，就是在构建人生的厅堂，历练人生的翅膀。是不是，人生经过了实践，才能真正矗立、飞翔在天地之间。

1. 栈

1.1 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。

1.2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。

1.2.1 入栈

1.2.2 出栈

2. 栈的代码实现（采用数组栈）：

2.1 结构体：

2.2 StackInit函数：

//初始化栈
void StackInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);
	if (ps->a == NULL)
	{
		perror("realloc fail:");
		exit(-1);
	}

	ps->capacity = 4;
	ps->top = 0;
}

2.3 StackDestory函数：

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

2.4 StackPush 函数：

// 入栈
void StackPush(ST* ps, STDataType data)
{
	assert(ps);
	//扩容
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, ps->capacity * 2 * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail:");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity *= 2;
	}
	ps->a[ps->top] = data;
	ps->top++;
}

2.5 StackTop函数：

// 获取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	return ps->a[ps->top-1];
}

2.6 StackPop函数：

// 删除栈顶元素
void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	ps->top--;
}

2.7 StackEmpty函数：

// 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(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}

2.8 StackSize函数:

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

	return ps->top;
}

3. 完整代码：

3.1 Stack.h（函数的定义）:

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


//动态增长的栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top; // 栈顶
	int capacity; // 容量
}ST;
// 初始化栈
void StackInit(ST* ps);

// 销毁栈
void StackDestroy(ST* ps);

// 入栈
void StackPush(ST* ps, STDataType data);

// 删除栈
void StackPop(ST* ps);

// 获取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps);

// 获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* 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(ST* ps);

3.2 Stack.c（功能函数）:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include "Stack.h"

//初始化栈
void StackInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);
	if (ps->a == NULL)
	{
		perror("realloc fail:");
		exit(-1);
	}

	ps->capacity = 4;
	ps->top = 0;
}

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

// 入栈
void StackPush(ST* ps, STDataType data)
{	
	assert(ps);
	//扩容
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, ps->capacity * 2 * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail:");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity *= 2;
	}
	ps->a[ps->top] = data;
	ps->top++;
}

// 删除栈顶元素
void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	ps->top--;
}
// 获取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	return ps->a[ps->top - 1];
}

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



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

	return ps->top;
}

3.3 Text.c：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "Stack.h"


void TextStack1()
{
	ST st;
	StackInit(&st);
	StackPush(&st, 1);
	StackPush(&st, 2);
	StackPush(&st, 3);
	StackPush(&st, 4);
	StackPush(&st, 5);
	printf("%d
", StackTop(&st));
	
	//printf("size:%d
", StackSize(&st)); // 不关心底层实现
	//printf("size:%d
", st.top);  // 关心
	//printf("size:%d
", st.top + 1);  // 关心

	StackPop(&st);
	StackPop(&st);
	StackPop(&st);
	StackPop(&st);

	printf("%d
", StackTop(&st));

	//StackPop(&st);
	

	StackDestroy(&st);
}
int main()
{
	TextStack1();
	return 0;
}

风语者！平时喜欢研究各种技术，目前在从事后端开发工作，热爱生活、热爱工作。