C语言数据结构与算法之栈练习2：判断栈是否为空或者是否已满

练习2：判断栈是否为空或者是否已满

需求1：实现一个简单的栈结构，并实现入栈和出栈的功能，编写相关的代码进行测试。

需求2：如果栈已满，则不要再继续入栈，并提示错误信息。如果栈为空，则不要出栈，并提示错误信息。错误信息要输出到标准错误流。

需求3：编写代码，分别覆盖栈已满和栈为空的情况。

完整代码

c 复制代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct stack {
    int* arr;
    int cap;
    int top;
} Stack;

Stack* newStack(int cap){
    Stack* stack = malloc(sizeof(Stack));
    stack -> arr = malloc(sizeof(int) * cap);
    stack -> cap = cap;
    stack -> top = 0;

    return stack;
}

void freeStack(Stack* stack){
    free(stack -> arr);
    stack -> cap = 0;
    stack -> top = 0;
    free(stack);
    stack = NULL;
}

int isFullStack(Stack* stack){
    return stack != NULL && stack -> top == stack -> cap;
}

int isEmptyStack(Stack* stack){
    return stack != NULL && stack -> top == 0;
}

void pushStack(Stack* stack, int value){
    if (isFullStack(stack)){
        fprintf(stderr, "the stack is full\n");
        return;
    }
    stack -> arr[stack -> top] = value;
    stack -> top ++;
}

int popStack(Stack* stack){
    if (isEmptyStack(stack)){
        fprintf(stderr, "the stack is empty\n");
        return -1;
    }
    int value = stack -> arr[stack -> top - 1];
    stack -> top --;
    return value;
}

int main(){
    Stack* stack = newStack(3);
    
    pushStack(stack, 111);
    pushStack(stack, 222);
    pushStack(stack, 333);
    pushStack(stack, 333333);

    int value;
    
    value = popStack(stack);
    printf("value=%d\n", value);
    value = popStack(stack);
    printf("value=%d\n", value);
    value = popStack(stack);
    printf("value=%d\n", value);
    value = popStack(stack);
    printf("value=%d\n", value);

    freeStack(stack);

    return 0;
}

输出结果：

bash 复制代码

the stack is full
value=333
value=222
value=111
the stack is empty
value=-1

核心代码：栈结构

定义栈类型的数据结构：typedef struct stack {

声明一个int类型的地址，用来存储栈的内容：int* arr;

声明栈的容量：int cap;

声明栈顶：int top;

给栈类型的结构体取个别名：} Stack;

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typedef struct stack {
    int* arr;
    int cap;
    int top;
} Stack;

核心代码：新建栈方法

定义新建栈的方法：Stack* newStack(int cap){

从内存中开辟一个空间，用来存储栈的信息：Stack* stack = malloc(sizeof(Stack));

从内存中开辟一个空间，用来存储栈数组容器的信息：stack -> arr = malloc(sizeof(int) * cap);

记录栈的容量：stack -> cap = cap;

记录栈顶：stack -> top = 0;

返回新建的栈：return stack;

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Stack* newStack(int cap){
    Stack* stack = malloc(sizeof(Stack));
    stack -> arr = malloc(sizeof(int) * cap);
    stack -> cap = cap;
    stack -> top = 0;

    return stack;
}

核心代码：释放栈方法

声明释放栈的方法：void freeStack(Stack* stack){

释放栈的数组容器内存：free(stack -> arr);

栈的容量归零：stack -> cap = 0;

栈顶归零：stack -> top = 0;

释放栈本身的内存：free(stack);

将栈的地址置空，防止野指针：stack = NULL;

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void freeStack(Stack* stack){
    free(stack -> arr);
    stack -> cap = 0;
    stack -> top = 0;
    free(stack);
    stack = NULL;
}

核心代码：判断栈是否已满方法

如果栈不是空指针，并且栈顶位置和容器容量相同，则说明栈已经满了。

正常情况下，栈顶位置应该小于栈容量。

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int isFullStack(Stack* stack){
    return stack != NULL && stack -> top == stack -> cap;
}

核心代码：判断栈是否为空方法

如果栈不是空指针，或者栈顶位置在0，则说明这个栈是个空栈。

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int isEmptyStack(Stack* stack){
    return stack != NULL && stack -> top == 0;
}

核心代码：入栈方法

声明入栈的方法：void pushStack(Stack* stack, int value){

判断栈是否已满：if (isFullStack(stack)){

将数据添加到栈顶的位置：stack -> arr[stack -> top] = value;

栈顶的位置自增：stack -> top ++;

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void pushStack(Stack* stack, int value){
    if (isFullStack(stack)){
        fprintf(stderr, "the stack is full\n");
        return;
    }
    stack -> arr[stack -> top] = value;
    stack -> top ++;
}

核心代码：出栈方法

声明出栈的方法：int popStack(Stack* stack){

判断栈是否为空：if (isEmptyStack(stack)){

获取栈顶的元素：int value = stack -> arr[stack -> top - 1];

栈顶自减：stack -> top --;

返回获取到的元素：return value;

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int popStack(Stack* stack){
    if (isEmptyStack(stack)){
        fprintf(stderr, "the stack is empty\n");
        return -1;
    }
    int value = stack -> arr[stack -> top - 1];
    stack -> top --;
    return value;
}

核心代码：测试方法

新建容量为3的栈对象：Stack* stack = newStack(3);

向栈中追加四条数据：pushStack(stack, 111);

弹出四次栈中的栈顶元素：int value = popStack(stack);

查看栈顶元素：printf("value=%d\n", value);

释放栈：freeStack(stack);

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int main(){
    Stack* stack = newStack(3);
    
    pushStack(stack, 111);
    pushStack(stack, 222);
    pushStack(stack, 333);
    pushStack(stack, 333333);

    int value;
    
    value = popStack(stack);
    printf("value=%d\n", value);
    value = popStack(stack);
    printf("value=%d\n", value);
    value = popStack(stack);
    printf("value=%d\n", value);
    value = popStack(stack);
    printf("value=%d\n", value);

    freeStack(stack);

    return 0;
}