栈

I 栈的概念
- I.I 栈
- I.II 压栈
- I.III 出栈
II.栈的实现
- II.I图解
- II.II代码的实现
- - II.II.I 大体框架
  - II.II.II 栈的初始化
  - II.II.III 入栈
  - II.II.IV 栈的销毁
  - II.II.V判断栈是否为空
  - II.II.VI出栈
  - II.II.VII获取栈顶元素
  - II.II.VIII获取栈中有效元素个数
III 全部代码
IV 总结

I 栈的概念

I.I 栈

一种特殊的线性表，其只允许在固定的一段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。栈中的元素遵守后进先出（先进后出也可以）LIFO（Last in First Out)的原则。

I.II 压栈

栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈，入数据再栈顶。

I.III 出栈

栈的说着拿出操作叫做出栈。出数据也在栈顶。

II.栈的实现

II.I图解

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。数组的实现我们可以画个图理解理解，如图所示：

链表指针稍微复杂了些。
进栈出栈的示意图为：

II.II代码的实现

下面我们就用数组的形式来实现栈

II.II.I 大体框架

当我们对于链表的学习已经完成后，我们感受到数组的书写相对简单一些，和顺序表的书写一样，我们先创建三个test.c,Stack.c,Stack.h的文件。再头文件中创建结构体，代码如下：

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{STDataType* a;int capacity;int top;
}ST;

接着书写我们要实现的接口函数：

void StackInit(ST* ps);
void StackPush(ST* ps, STDataType x);
void StackDestroy(ST* ps);
void StackPop(ST* ps);
STDataType StackTop(ST* ps);
int StackSize(ST* ps);// size指向栈顶的下一个
bool StackEmpty(ST* ps); //判断栈是否为空

注意：我们在使用boll这个函数的时候需要引入一个头文件stdbool.h。这样才能正常使用。

II.II.II 栈的初始化

代码如下：

void StackInit(ST* ps)
{assert(ps);ps->a = NULL;ps->capacity = 0;ps->top = 0;
}

简洁明了，一目了然。先断言，后变空，最后两个指向0.（顺口溜）然后我们就嘎嘎写完了。
在这里ps->top可以有两种写法。一种是上面代码将其变为0，另外一种就是将其变为-1。

II.II.III 入栈

和上上期我们说的顺序表一样，断言以后。我们首先考虑的是空间是否足够满不满的问题。满了，咱就给它扩容。一顿操作之后。我们通过指针指向了新的空间，最后实现入栈的操作，代码如下：

void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{assert(ps);//考虑空间是否已满的情况if (ps->top == ps->capacity){int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;STDataType* tmp = realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newCapacity);if (tmp == NULL){printf("realloc fail\n");exit(-1);}elseps->a = tmp;ps->capacity = newCapacity;}ps->a[ps->top] = x;ps->top++;
}

II.II.IV 栈的销毁

我们直接将ps->a给free掉，剩下照常，代码如下：

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

II.II.V判断栈是否为空

第一种方法，如果我们ps指向的top为真，那我们就返回真值否则返回假。

 if (ps -> top == 0){return true;}else{return false;}

事实上我们可以只用一行代码搞定这上面的内容

bool StackEmpty(ST* ps) //判断栈是否为空
{assert(ps);/**    if (ps -> top == 0){return true;}else{return false;}*/return ps->top == 0;
}

咱直接return 。

II.II.VI出栈

出栈我们首先要用到上面判断栈是否为空，判断后直接top–就完啦。

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

II.II.VII获取栈顶元素

同上判断栈是否为空，判断后我们注意由于我们初始化栈的时候ps->top=0因此我们的top指向的是后面一个元素，获取的时候就要减减来找到。

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

II.II.VIII获取栈中有效元素个数

int StackSize(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top;// size指向栈顶的下一个，
}

额，依然不复杂。写道这里我们所有关于栈的书写就写完了。

III 全部代码

Stack.h

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{STDataType* a;int capacity;int top;
}ST;void StackInit(ST* ps);// 初始化栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x);// 入栈
void StackDestroy(ST* ps);// 销毁栈
void StackPop(ST* ps);// 出栈
STDataType StackTop(ST* ps);// 获取栈顶元素
int StackSize(ST* ps);// 获取栈中有效元素个数
bool StackEmpty(ST* ps); //判断栈是否为空

Stack.c

#include "Stack.h"void StackInit(ST* ps)
{assert(ps);ps->a = NULL;ps->capacity = 0;ps->top = 0;
}void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{assert(ps);//考虑空间是否已满的情况if (ps->top == ps->capacity){int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;STDataType* tmp = realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newCapacity);if (tmp == NULL){printf("realloc fail\n");exit(-1);}elseps->a = tmp;ps->capacity = newCapacity;}ps->a[ps->top] = x;ps->top++;
}void StackDestroy(ST* ps)
{assert(ps);free(ps->a);ps->a = NULL;ps->capacity = ps->top = 0;
}void StackPop(ST* ps)
{assert(ps);assert(!StackEmpty(ps));ps->top--;
}STDataType StackTop(ST* ps)
{assert(ps);assert(!StackEmpty(ps));return ps->a[ps->top - 1];
}int StackSize(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top;// size指向栈顶的下一个，
}bool StackEmpty(ST* ps) //判断栈是否为空
{assert(ps);/**    if (ps -> top == 0){return true;}else{return false;}*/return ps->top == 0;
}

test.c

#include "Stack.h"void TestStack1()
{ST st;StackInit(&st);StackPush(&st, 1);StackPush(&st, 2);StackPush(&st, 3);StackPush(&st, 4);StackPop(&st);StackPop(&st);StackPop(&st);StackPop(&st);//printf("%d", StackTop(&st));StackDestroy(&st);
}void TestStack2()
{ST st;StackInit(&st);StackPush(&st, 1);StackPush(&st, 2);StackPush(&st, 3);StackPush(&st, 4);printf("%d ", StackTop(&st));StackPop(&st);                   // 3 和 4出栈了printf("%d ", StackTop(&st));StackPop(&st);           StackPush(&st, 5);StackPush(&st, 6);while (!StackEmpty(&st)) // 我们要先取栈顶的数据{printf("%d ", StackTop(&st));StackPop(&st);}StackDestroy(&st);
}int main()
{TestStack1();TestStack2();return 0;}

运行结果完美的实现了先进后出，后进先出的原则

在main函数中我们已经先将3和4先出栈了，所以他们先打印出来，然后才是6521。

IV 总结

经过开始的顺序表的书写以及链表的学习应用，我们发现栈的书写还是相对容易的。要想学好数据结构还是要多多练习，多刷OJ题，希望我的文章对你能有所帮助，欢迎各位大佬在评论区纠正我的错误。期待的话，请多多给我点赞吧

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