C语言栈的含义与栈数据操作代码详解！

引言： 在本篇博客中，我们将学到数据结构------栈 ，讲到栈的含义与关于栈的数据操作代码**。栈** 可以在顺序表、双向链表以及单链表 的基础上实现，而于本篇博客中，我们选择在顺序表 的基础上实现栈。

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一，栈的含义

二，栈的结构体的定义

一，栈的含义

栈是一种特殊的线性表，只允许在表中固定的一端进行插入和删除元素的操作。进行数据插入和删除操作的一端成为栈顶，另一端成栈底。

**压栈：**栈的数据插入操作。

**出栈：**栈的数据删除操作。

而因为栈特殊的数据插入和删除遵循LIFO（后进先出） 的原则，使得栈可以被比作一个羽毛筒。 （因为羽毛球里边的球都是从最上边开始使用的，类比于栈顶）

二，栈的结构体的定义

这次，我们仍然使用三文件操作法 ，分别创建stack.h、stack.c、test.c三个文件。

因为前文提到，栈是一种特殊的顺序表 ，那么栈的定义应该和顺序表的定义方式极其相似，所以在stack.h中，我们如下定义栈：

cpp 复制代码

//包含实现栈的操作函数所要用到的头文件
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
typedef int STDataType;
//创建栈结构体
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;//动态数组
	int top;//栈顶的下一位
	int capacity;//数组总空间大小
}ST;

可能大家会不理解栈中top的含义，那么请看如下的图片讲解吧。

如果栈里边没有元素的时候，那么此时top 便指向数组中下标为零的地方。

三，栈数据操作函数

因为栈是在顺序表的基础上实现的，所以栈的数据操作函数与顺序表及其类似，甚至更简单，好好听吧，一定可以听懂！

1，栈的初始化

对于栈的初始化 ，其实就是将栈结构体中的指针类型 赋值为NULL ，整型类型 赋值为0 就可以了，我们直接上代码：

cpp 复制代码

// 初始化栈 
void StackInit(ST* ps)
{
    //断言判断栈不为NULL
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;//top指向栈顶数据的下一位
}

2，栈的销毁

在该函数中，我们所需要做的就是释放掉动态数组所开辟的空间 ，再将指针置空 ，防止野指针的出现 ，最后将整型类型改为0就可以了。代码如下：

cpp 复制代码

// 销毁栈 
void StackDestroy(ST* ps)
{
	free(ps->a);//释放动态数组空间
	ps->a = NULL;//防止野指针的出现
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

3，入栈

入栈顾名思义，就是在栈顶插入数据。

而在插入数据 之前，我们就需要先判断动态数组的空间是否足够 ，不够我们就使用realloc函数进行空间大小的修改。判断空间代码如下：

cpp 复制代码

//判断空间是否足够
	if (ps->top == ps->capacity)//top==capacity说明空间不够
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;//三目操作符
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a,sizeof(STDataType) * newcapacity);
		if (tmp==NULL)//防止空间申请失败
		{
			perror("realloc fail!");
			return;
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}

于此段代码之中，有两个非常巧妙之处：1，空间是否足够的判断 ：让我们仔细想想，当top变量 等于capacity变量时是什么情况？

对，就是如上图所示，当两者相等 的时候，也就意味着整个动态数就只有一个空间以供使用了 ，而这时，我们就需要进行空间的动态开辟了。

2，三目操作符的使用：仔细想想，以下两种代码有什么不一样的呢？

cpp 复制代码

代码一：
int newcapacity = ps->capacity * 2；
代码二：
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;

其实答案十分简单，在我们对栈进行初始化的时候，我们将top 和capacity变量 都初始化为了0 ，那如果是代码一 ，0*2 就为0 ，则不就乱套了吗？所以我们便使用代码二 ，用到了三目操作 符来避免0*2 为0 的尴尬情况。

而之后的入栈函数就十分简单了，但千万别忘了要对top进行++处理！！

cpp 复制代码

// 入栈 
void StackPush(ST* ps, STDataType data)
{
	assert(ps);
	//判断空间是否足够
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a,sizeof(STDataType) * newcapacity);
		if (tmp==NULL)
		{
			perror("realloc fail!");
			return;
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}
	ps->a[ps->top] = data;//top处加入新的元素
	ps->top++;//栈顶的移动
}

4，出栈

对于出栈函数 ，其实我们所需要做的就是删除掉栈顶的元素 ，并且将栈顶向后移动一位。而对于栈顶元素的删除，我们也无需像链表一样使用free函数 ，我们只需要将top 减1即可，十分的简单。直接上代码！

cpp 复制代码

// 出栈 
void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);
	ps->top--;
}

5，取栈顶的数据

因为栈顶是一个栈中及其特殊的位置，所以我们也就时不时会用到栈顶的数据，而这个函数就很好的帮我们解决了这个问题。

在这个函数中，我们唯二需要注意的就是栈不可以为空指针，栈的数据个数不可以为零。代码走起！

cpp 复制代码

// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);//栈不为空指针
	assert(ps->top > 0);//栈的数据个数不能为零
	STDataType tmp = ps->a[ps->top - 1];//top-1才为栈顶元素的下标
	return tmp;
}

6，获取栈中数据的个数

这个函数是关于栈的数据操作函数中最简单的一个函数。栈中的数据个数不就是top 的值吗，所以我们直接返回top就可以了。代码如下：

cpp 复制代码

// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

7，判断栈是否为空

该函数比较特殊，它使用到的是布尔类型。如果栈为空，就返回true ；反之则返回false。 而对于是否为空的判断，我们只需要观察top 是否为零就可以了。所以代码如下：

cpp 复制代码

// 检测栈是否为空
bool StackEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;//若top为零，则为true;反之则为false
}

四，结语

这是有关数据结构中栈的讲解，是不是易如反掌呢？之后我也会接着更新数据结构中另一个知识点------队列的讲解。

博客不仅是我记录所学习到的知识点的工具 ，也是我找到同样有学习编程爱好的人的朋友圈 ，希望我的博客可以对你有所帮助，也希望你可以留下你的鼓励，你的鼓励就是我最大的动力！！加油！