1.摘要

本文主要介绍栈的结构以及栈的代码实现。

2.引子

相必在座的军迷朋友一定不少吧，哈哈，实不相瞒，我也是一个轻武器的铁杆军迷。

如果提到手枪，那么不得不提的就是格洛克了。简洁的外观搭配强大的火力，在军用民用市场广受追捧。

那么大家是否见过往弹匣压子弹呢？对了对了，就是一发一发地把子弹压入弹仓

不对啊不对啊，我们今天不是来研究栈这个数据结构的吗？怎么扯得这么远了？
别急别急，待会你就知道为什么要讲这个例子了。

3.什么是栈？

和之前讲的顺序表和链表一样，栈也是线性表的一种，只不过，栈遵循的规则比起顺序表、链表来严格了一点

让我们给出栈的定义：栈是满足后进先出(Last in First out,LIFO)规则的线性表，只允许在固定的一端进行插入和删除操作。进行插入删除操作的一端叫做栈顶，另一端叫做栈底。

压栈操作：栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈，数据入栈在栈顶。
出栈操作：栈的删除操作叫做出栈。数据出栈也在栈顶。

下图清楚地展示了什么是入栈/出栈：

入栈和出栈：

多组数据的入栈和出栈：

当然了，顺便提一句，压栈操作的英文是Push，出栈操作的英文是Pop

只要牢牢记住后进先出的原则，即第一个进栈的数据最后一个才能出来，那么栈的性质就十分通透了。

还记得之前的给弹匣压弹吗？有没有一点感觉呢现在？
对了，第一发压进去的子弹最后才能射出来，最后压进去的子弹第一发就能射出来！这难道不是后进先出吗？

回顾一下开篇的那张压子弹图片，这难道不是压栈操作吗：

再来看一看子弹上膛的情景，这难道不是出栈操作吗：

后进先出！后进先出！后进先出！重要的事情说三遍！

4.栈的代码实现

4.1.用顺序表实现栈

由于栈是一类特殊的线性表，所以栈既可以用顺序表实现，也可以用链表来实现。

经过考虑，由于栈的操作通常是在栈顶完成，而通常线性表头我们认为是栈底，而线性表尾我们认为是栈顶，所以为了方便在线性表尾进行操作，本次我们采用动态开辟数组的方式来实现栈，尾部操作的时间复杂度华仅为O(1)。

当然，如果使用双向链表，也是很方便的，但是非循环单链表进行尾部操作需要遍历，时间复杂度华为O(N)，不是很划算。

4.2.头文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h># define INIT_NUM 4
typedef int StackDataType;
typedef struct Stack {StackDataType* data;size_t size;size_t capacity;
}Stack;void StackInit(Stack* ps);
void StackDestroy(Stack* ps);
void StackPush(Stack* ps, StackDataType x);
void StackPop(Stack* ps);
int StackEmpty(Stack* ps);
size_t StackSize(const Stack* ps);
StackDataType StackTop(const Stack* ps);

4.3.接口文件

我们尤其强调以下四个接口：

// 1.压栈
void StackPush(Stack* ps, StackDataType x);// 2.出栈
void StackPop(Stack* ps);// 3.判空，栈为空返回1，非空返回0
int StackEmpty(Stack* ps);//取栈顶元素
StackDataType StackTop(const Stack* ps);

以下是接口文件的实现：

void StackBuy(Stack* ps)
{assert(ps);ps->capacity = ps->capacity == 0 ? INIT_NUM : 2 * ps->capacity;StackDataType* tmp = (StackDataType*)realloc(ps->data, ps->capacity * sizeof(StackDataType));if (tmp == NULL){printf("realloc failed\n");return;}ps->data = tmp;
}void StackCheck(Stack* ps)
{assert(ps);if (ps->capacity == ps->size){StackBuy(ps);}
}
void StackInit(Stack* ps)
{assert(ps);ps->capacity = 0;ps->size = 0;ps->data = NULL;StackBuy(ps);
}void StackDestroy(Stack* ps)
{assert(ps);ps->capacity = 0;ps->size = 0;free(ps->data);ps->data = NULL;
}void StackPush(Stack* ps, StackDataType x)
{assert(ps);StackCheck(ps);ps->data[ps->size] = x;ps->size++;
}void StackPrint(const Stack* ps)
{assert(ps);int i = 0;for (i = 0; i < ps->size; i++){printf("%d ", ps->data[i]);}printf("\n");
}void StackPop(Stack* ps)
{assert(ps);if (ps->size == 0)return;else--ps->size;
}int StackEmpty(Stack* ps)
{return ps->size == 0;
}size_t StackSize(const Stack* ps)
{return ps->size;
}StackDataType StackTop(const Stack* ps)
{assert(ps);assert(StackEmpty(ps));return ps->data[ps->size - 1];
}

4.4.测试文件

Test1()
{Stack st;Stack* pstack = &st;StackInit(pstack);StackPush(pstack, 1);StackPush(pstack, 2);StackPush(pstack, 3);StackPush(pstack, 4);StackPop(pstack);StackPop(pstack);StackPop(pstack);StackPop(pstack);printf("%d\n", StackEmpty(pstack));printf("%d\n", StackSize(pstack));StackDestroy(pstack);}
int main()
{Test1();return 0;
}

5.参考文献

1.压栈
2.出栈

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