数据结构(三)------栈

制作不易,三连支持一下呗!!!

文章目录

  • 前言
  • 一、什么是栈
  • 二、栈的实现
    • 1.栈的结构
    • 2.栈的初始化和销毁
    • 3.栈的插入数据和删除数据
    • 4.取栈顶元素
  • 总结

前言

前面我们介绍了第二种数据结构---链表,这里我们继续介绍下一种数据结构------栈!!!


一、什么是栈

栈:栈是一种特殊的线性表,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(Last In First Out)原则。

压栈:栈的插入操作叫做进栈 / 压栈 / /入栈。

出栈:栈的删除操作叫做出栈。

二、栈的实现

1.栈的结构

栈的底层既可以用顺序表的结构来存储数据,也可以用链表的形式存储数据,但是我们一般选择顺序表。

原因:如果用链表,对于删除操作,我们就需要找到最后一个元素的前一个元素,要么用循环遍历的方式来找,这样时间复杂度为o(N),效率不高,要么使用双向链表,相较于顺序表在空间上浪费了一些。同时,由于CPU高速缓存的局部性原理,数组是连续空间在访问时效率更高!!!

注:如果非要用链表来实现栈,那么推荐用栈的插入推荐用单链表的头插和头删,这样避免了我们在删除时寻找倒数第二个节点的麻烦。

根据我们的推导:

栈的结构:

cpp 复制代码
#define STDateType int

typedef struct Stack
{
	STDateType* a;
	int top;
	int capacity;
}ST;

2.栈的初始化和销毁

1.初始化:

cpp 复制代码
void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->top = 0;
	ps->capacity = 0;
}

二:销毁

cpp 复制代码
void STDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}

3.栈的插入和删除

1.插入数据

cpp 复制代码
void STPush(ST* ps, STDateType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		STDateType* tmp = (STDateType*)realloc(ps->a, newcapacity * sizeof(STDateType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc:");
			return;
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}

	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;

}

学习链表后,栈的插入和删除操作应该相对要更简单一些,这里就不做过多讲解了。

2.删除数据

删除数据时,需要检查栈是否为空,如果为空就不能再删除了

这里我们又实现了一个检查栈是否为空的函数:

cpp 复制代码
bool STEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}

删除数据:

cpp 复制代码
void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!STEmpty(ps));
	ps->top--;
}

4.取栈顶元素

这里特别要注意的是,因为我们在初始化时给top的值为0,也就是说这里top表示的是栈顶元素的下一个。因此栈顶元素的下标是top-1。

注:这里初始化时也可以讲top初始化成-1,这样top表示的就是栈顶元素。插入数据就是先+1再插入。两种写法都可以,无优劣之分。

cpp 复制代码
STDateType STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!STEmpty(ps));
	return ps->a[ps->top - 1];
}

总结

栈的实现相较于链表还是很简单的,如果有些地方不太理解,可以去看看链表部分。

全部代码:

cpp 复制代码
#define STDateType int

typedef struct Stack
{
	STDateType* a;
	int top;
	int capacity;
}ST;

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

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

void STPush(ST* ps, STDateType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		STDateType* tmp = (STDateType*)realloc(ps->a, newcapacity * sizeof(STDateType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc:");
			return;
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}

	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;

}

void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!STEmpty(ps));
	ps->top--;
}

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

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

STDateType STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!STEmpty(ps));
	return ps->a[ps->top - 1];
}
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