【数据结构】栈-C语言版

栈的概念

栈的实现

栈的应用

栈的概念

栈是一种特殊的线性表，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LIFOA(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：栈的删除操作也叫出栈，出数据也在栈顶。

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。

栈的实现

头文件 039-Stack.h

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
#pragma once
#include<stdbool.h>
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>typedef int STDataType;struct Stack
{STDataType* a;int top;//栈顶，top指向最后一个数据的下一个位置int capacity;//容量，方便增容
};typedef struct Stack Stack;//初始化
void StackInit(Stack* pst);//销毁
void StackDestroy(Stack* pst);//栈顶插入元素
void StackPush(Stack* pst, STDataType x);//栈顶删除元素
void StackPop(Stack* pst);//取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* pst);//判断栈空
bool StackEmpty(Stack* pst);//求栈元素个数
int StackSize(Stack* pst);

源文件 039-Stack.c

#include "039-Stack.h"//初始化
void StackInit(Stack* pst)
{assert(pst);pst->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);pst->top = 0;pst->capacity = 4;
}//销毁
void StackDestroy(Stack* pst)
{assert(pst);free(pst->a);pst->a = NULL;pst->capacity = pst->top = 0;
}//插入元素
void StackPush(Stack* pst, STDataType x)
{assert(pst);if (pst->top == pst->capacity){STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, sizeof(STDataType) * pst->capacity * 2);if (tmp == NULL){printf("realloc fail\n");exit(-1);}pst->a = tmp;pst->capacity *= 2;}pst->a[pst->top] = x;pst->top++;
}//删除元素
void StackPop(Stack* pst)
{assert(pst);assert(!StackEmpty(pst));pst->top--;
}//返回栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* pst)
{assert(pst);assert(!StackEmpty(pst));return pst->a[pst->top - 1];
}//判断栈是否已满，空返回1，非空返回0
bool StackEmpty(Stack* pst)
{assert(pst);return pst->top == 0;
}//求栈中元素个数
int StackSize(Stack* pst)
{assert(pst);return pst->top;
}

测试文件 039-test.c

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
#include "039-Stack.h"void TestStack()
{Stack st;StackInit(&st);StackPush(&st, 1);StackPush(&st, 2);StackPush(&st, 3);while (!StackEmpty(&st)){printf("%d ", StackTop(&st));StackPop(&st);}StackDestroy(&st);}
int main()
{TestStack();return 0;
}

栈的应用

1.有效的括号 OJ链接

分析：

（1）将栈的实现可以直接copy进去（返回栈顶元素需要做小小的改动：如果栈为空，不能直接assert断言终止，而要返回'\0'），后面只需要实现括号的匹配即可。

（2）如何实现括号匹配？如果是左括号，那么入栈，如果是右括号就判断栈顶元素该右括号是否能够匹配，如果可以就从栈里弹出一个左括号，如果不匹配就直接返回false。

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
#pragma once
#include<stdbool.h>
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>typedef int STDataType;
struct Stack
{STDataType* a;int top;//栈顶，top指向最后一个数据的下一个位置int capacity;//容量，方便增容
};typedef struct Stack Stack;//初始化
void StackInit(Stack* pst);//销毁
void StackDestroy(Stack* pst);//栈顶插入元素
void StackPush(Stack* pst, STDataType x);//栈顶删除元素
void StackPop(Stack* pst);//取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* pst);//判断栈空
bool StackEmpty(Stack* pst);//求栈元素个数
int StackSize(Stack* pst);//初始化
void StackInit(Stack* pst)
{assert(pst);pst->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);pst->top = 0;pst->capacity = 4;
}//销毁
void StackDestroy(Stack* pst)
{assert(pst);free(pst->a);pst->a = NULL;pst->capacity = pst->top = 0;
}//插入元素
void StackPush(Stack* pst, STDataType x)
{assert(pst);if (pst->top == pst->capacity){STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, sizeof(STDataType) * pst->capacity * 2);if (tmp == NULL){printf("realloc fail\n");exit(-1);}pst->a = tmp;pst->capacity *= 2;}pst->a[pst->top] = x;pst->top++;
}//删除元素
void StackPop(Stack* pst)
{assert(pst);assert(!StackEmpty(pst));pst->top--;
}//返回栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* pst)
{assert(pst);if(StackEmpty(pst)){return '\0';}//assert(!StackEmpty(pst));return pst->a[pst->top - 1];
}//判断栈是否已满，空返回1，非空返回0
bool StackEmpty(Stack* pst)
{assert(pst);return pst->top == 0;
}//求栈中元素个数
int StackSize(Stack* pst)
{assert(pst);return pst->top;
}bool isValid(char * s) {Stack st;StackInit(&st);while (*s){//左括号入栈if (*s == '(' || *s == '[' || *s == '{'){StackPush(&st, *s);s++;//迭代}else{if (StackEmpty(&st)){return false;}//右括号找最近的左括号匹配char top  = StackTop(&st);if (top == '(' && *s != ')'|| top == '[' && *s != ']'|| top == '{' && *s != '}'){StackDestroy(&st);return false;}else{//匹配就弹出左括号StackPop(&st);s++;//迭代  }}}bool ret = StackEmpty(&st);StackDestroy(&st);return ret;
}

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