【数据结构】实现栈

03-02 1711阅读

大家好，我是苏貝，本篇博客带大家了解栈，如果你觉得我写的还不错的话，可以给我一个赞👍吗，感谢❤️

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（数组的尾插、尾删很方便）。所以下面我们用数组来实现

栈的结构体

typedef int STDataType;
#define N 10
typedef struct Stack
{
 STDataType _a[N];
 int top; // 栈顶
}ST;

上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

typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;//栈顶
	int capacity;//容量
}ST;

初始化

因为我们要对ST类型的变量进行初始化，所以实参要传ST类型变量的地址，用一级指针来接收。因为实参（ST类型变量的地址）不可能为NULL，所以对它断言（下面的接口同理）。

注意：我们这里的top指的是栈顶元素的下一个，而非栈顶元素，所以将它初始化为0

void STInit(ST* pst)
{
	assert(pst);
	pst->a = NULL;
	pst->capacity = 0;
	pst->top = 0;//指向栈顶元素的下一个
}

销毁

注意：在这里我们使用的是动态开辟内存，所以要在销毁时释放掉动态开辟的内存，也就是pst->a指向的那个数组

void STDestroy(ST* pst)
{
	assert(pst);
	if (pst->a != NULL)
	{
		free(pst->a);
		pst->a = NULL;
		pst->capacity = 0;
		pst->top = 0;
	}
}

栈顶插入

再插入元素之前我们要先判断是否要增容，因为在初始化时我们将pst->capacity初始化为0，所以在增容时要特别注意将pst->capacity==0的情况。还要注意对realloc的结果进行判断，防止realloc失败返回NULL，又直接将NULL赋值给pst->a，这样就再找不到开辟的数组了。

最后不要忘记pst->top++

void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
	assert(pst);
	//判断是否需要增容
	if (pst->top == pst->capacity)
	{
		int newcapacity = (pst->capacity == 0) ? 4 : 2 * pst->capacity;
		ST* tmp = (ST*)realloc(pst->a, newcapacity * sizeof(ST));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		pst->a = tmp;
		pst->capacity = newcapacity;
	}
	//插入数据
	pst->a[pst->top] = x;
	pst->top++;
}

栈顶删除

删除时我们必须保证栈内有元素，所以要对pst->top>0断言，如果top==0，表示栈内已无元素，返回错误信息，下面的显示栈顶元素同理

void STPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(pst->top > 0);
	pst->top--;
}

显示栈顶元素

STDataType STTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(pst->top > 0);
	return pst->a[pst->top - 1];
}

是否为空

bool STEmpty(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top == 0;
}

栈的大小

int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top;
}

三. 模块化代码实现

Stack.h

#include
#include
#include
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;
	int capacity;
}ST;
//初始化
void STInit(ST* pst);
//销毁
void STDestroy(ST* pst);
//栈顶插入
void STPush(ST* pst, STDataType x);
//栈顶删除
void STPop(ST* pst);
//显示栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst);
//是否为空
bool STEmpty(ST* pst);
//大小
int STSize(ST* pst);

Stack.c

#include"Stack.h"
//初始化
void STInit(ST* pst)
{
	assert(pst);
	pst->a = NULL;
	pst->capacity = 0;
	pst->top = 0;//指向栈顶元素的下一个
}
//销毁
void STDestroy(ST* pst)
{
	assert(pst);
	if (pst->a != NULL)
	{
		free(pst->a);
		pst->a = NULL;
		pst->capacity = 0;
		pst->top = 0;
	}
}
//栈顶插入
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
	assert(pst);
	//判断是否需要增容
	if (pst->top == pst->capacity)
	{
		int newcapacity = (pst->capacity == 0) ? 4 : 2 * pst->capacity;
		ST* tmp = (ST*)realloc(pst->a, newcapacity * sizeof(ST));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		pst->a = tmp;
		pst->capacity = newcapacity;
	}
	//插入数据
	pst->a[pst->top] = x;
	pst->top++;
}
//栈顶删除
void STPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(pst->top > 0);
	pst->top--;
}
//显示栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(pst->top > 0);
	return pst->a[pst->top - 1];
}
//是否为空
bool STEmpty(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top == 0;
}
//大小
int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top;
}

Test.c

#include"Stack.h"
int main()
{
	ST s;
	STInit(&s);
	STPush(&s, 1);
	STPush(&s, 2);
	STPush(&s, 3);
	STPush(&s, 4);
	STPush(&s, 5);
	while (!STEmpty(&s))
	{
		printf("%d  ", STTop(&s));
		STPop(&s);
	}
	printf("\n");
	return 0;
}