栈结构(c语言)

1.栈的概念

栈：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LIFO（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：栈的删除操作叫做出栈。出数据也在栈顶

2.栈结构的特点：

• ++后进先出（LIFO）++ ：栈的最显著特点是后进先出的数据访问方式。也就是说，最后添加到栈中的元素会首先被移除，而最先添加的元素会被保留在栈的底部，直到后续被移除。
• ++限制性访问++ ：栈通常只允许在栈顶进行操作，包括添加元素（入栈）和移除元素（出栈）。这种限制性访问确保了数据的一致性和有效性，因为只有最顶端的元素才是可见和可访问的。
• ++基于顺序存储或链式存储++ ：栈可以基于顺序存储（如数组和顺序表）或链式存储（如链表）实现。在顺序存储中，栈的元素被连续存储在内存中的一个连续区域，并且栈顶的位置可以随着入栈和出栈操作进行动态调整。而在链式存储中，每个元素都有一个指向下一个元素的指针，形成了一个链式结构。
• ++常见应用++ ：栈在计算机科学中有着广泛的应用，包括++函数调用栈、表达式求值、语法分析、内存管理++等方面。在算法和数据结构中，栈也是解决许多问题的重要工具。
• ++内存管理++：栈内存储在程序的运行时栈空间中，由编译器或解释器负责管理。入栈和出栈操作通常比较高效，并且不会导致内存碎片化。

总的来说，栈是一种简单但功能强大的数据结构，它的后进先出特性使其在许多领域都有着重要的应用。

栈结构通常是用顺序表来实现的，如果学会了顺序表和链表再来实现栈结构就行显得简单的多。

3.栈的实现

3.1头文件的声明

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
// 支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* _a; //栈空间
	int _top;		// 栈顶
	int _capacity;  // 容量 
}Stack;
void StackInit(Stack* ps);// 初始化栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data);// 入栈 
void StackPop(Stack* ps);// 出栈 
STDataType StackTop(Stack* ps);// 获取栈顶元素 
int StackSize(Stack* ps);// 获取栈中有效元素个数 
int StackEmpty(Stack* ps);// 检测栈是否为空
void StackDestroy(Stack* ps);// 销毁栈 

3.2初始化栈

void StackInit(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	ps->_a = NULL;
	ps->_top = ps->_capacity = 0;
}

3.3入栈

void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
	assert(ps);
	if (ps->_top == ps->_capacity)
	{
		int dt = ps->_capacity == 0 ? 4 : ps->_capacity * 2;
		STDataType* pnew = (STDataType*)realloc(ps->_a, sizeof(STDataType) * dt);//申请栈空间
		assert(pnew);
		ps->_a = pnew;
		ps->_capacity = dt;//更新空间大小
	}
	ps->_a[ps->_top] = data;
	ps->_top++;
}

3.4出栈

void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->_top);
	ps->_top--;
}

3.5获取栈顶元素

STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->_top);
	ps->_top--;
	return ps->_a[ps->_top];
}

3.6判空

// 检测栈是否为空，如果为空返回0结果，如果不为空返回非零 
int StackEmpty(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->_top == 0 ? 1 : 0;
}

3.7销毁栈

void StackDestroy(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->_a);
	ps->_a = NULL;
	ps->_top = ps->_capacity = 0;
}

4.原码

Stack.h

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
// 支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* _a;	//栈空间
	int _top;		// 栈顶
	int _capacity;  // 容量 
}Stack;
// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps);
// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data);
// 出栈 
void StackPop(Stack* ps);
// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps);
// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps);
// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 
int StackEmpty(Stack* ps);
// 销毁栈 
void StackDestroy(Stack* ps);

Stack.c

#include"Stack.h"
// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	ps->_a = NULL;
	ps->_top = ps->_capacity = 0;
}
// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
	assert(ps);
	if (ps->_top == ps->_capacity)
	{
		int dt = ps->_capacity == 0 ? 4 : ps->_capacity * 2;
		STDataType* pnew = (STDataType*)realloc(ps->_a, sizeof(STDataType) * dt);//申请栈空间
		assert(pnew);
		ps->_a = pnew;
		ps->_capacity = dt;//更新空间大小
	}
	ps->_a[ps->_top] = data;
	ps->_top++;
}
// 出栈 
void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->_top);
	ps->_top--;
}
// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->_top);
	ps->_top--;
	return ps->_a[ps->_top];
}
// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->_top;
}
// 检测栈是否为空，如果为空返回0结果，如果不为空返回非零 
int StackEmpty(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->_top == 0 ? 1 : 0;
}
// 销毁栈 
void StackDestroy(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->_a);
	ps->_a = NULL;
	ps->_top = ps->_capacity = 0;
}

test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"
int main()
{
	Stack pst;
	Stack* pr = &pst;
	// 初始化栈 
	StackInit(pr);
	StackPush(pr, 1);
	StackPush(pr, 2);
	StackPush(pr, 3);
	StackPush(pr, 4);
	StackPush(pr, 5);
	StackPush(pr, 6);
	StackPop(pr);
	while (!StackEmpty(pr))
	{
		printf("%d ", StackTop(pr));
	}
	printf("\n%d", StackSize(pr));
	StackDestroy(pr);
	return 0;
}