栈
引入:
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。栈中的元素遵循先进后出的原则,先入栈的元素总是先后出栈。
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 。
注意:入栈顺序是DCBA,出栈顺序不一定是ABCD,可以边入边出
所以,入栈顺序是DCBA ,出栈顺序有很多种。
栈的实现:
数组,单向链表,双向链表都能够实现栈:
数组:
单链表:
用单链表实现栈有一个问题,单链表不能回头,如图这么设计,在压栈之后,不方便出栈。
所以我们可以以开头作为栈顶,然后对链表头插来实现栈,出栈的时候使用头删。
双向链表:
双向链表可以通过前一个元素直接访问上一个元素,这使得在双向链表中实现栈的出栈功能更加高效和方便。因为双向链表可以从尾部直接访问到最后一个元素,从而实现了栈的后进先出(LIFO)特性。
由于CPU的高速缓存,在这里我们使用数组来实现栈 。
头文件:
cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#pragma once
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <assert.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* a;
int top;
int capacity;
}ST;
void STInit(ST* pst);//初始化
void STDestory(ST* pst);//销毁
void STPush(ST* pst, STDataType x);//压栈
void STPop(ST* pst);//出栈
STDataType STTop(ST* pst);//获取栈顶的元素
bool STEmpty(ST* pst);//判断栈是否为空
int STSize(ST* pst);//判断栈里面有多少中数据(数据个数)
实现文件:
初始化栈的时候可以开辟空间也可以后面再开辟,在初始化top的时候有两种写法。
把top初始化为0:
这时,top指向栈顶元素的下一位
把top初始化-1:
这时,top指向栈顶元素。
不必过分在意top,无论top指向哪里,top只是一个数字,数据依然从栈顶开始存储。只不过,第一种方法有了第一个数据的时候top的值是1,第二种方法有了第一个数据时top的值为0。
在这里我们选择第一种写法。
cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "Stack.h"
//初始化
void STInit(ST* pst)
{
assert(pst);
pst->a = NULL;
//top指向栈顶数据的下一个位置
pst->capacity = 0;
pst->top = 0;
//top指向栈顶数据
//pst->top = -1;
}
//销毁
void STDestory(ST* pst)
{
assert(pst);
free(pst->a);
pst->a = NULL;
pst->capacity = pst->top = 0;
}
//压栈
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
assert(pst);
//扩容
if (pst->top == pst->capacity)
{
int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, newcapacity * sizeof(STDataType));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
return;
}
pst->a = tmp;
pst->capacity = newcapacity;
}
pst->a[pst->top] = x;
pst->top++;
}
//出栈
void STPop(ST* pst)
{
assert(pst);
pst->top--;
}
//获取栈顶的元素
STDataType STTop(ST* pst)
{
assert(pst);
return pst->a[pst->top - 1];
}
//判断栈是否为空
bool STEmpty(ST* pst)
{
assert(pst);
return pst->top == 0;
}
//判断栈里面有多少中数据(数据个数)
int STSize(ST* pst)
{
assert(pst);
return pst->top;
}
测试文件:
cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"
int main()
{
ST s;
STInit(&s);
STPush(&s, 1);
STPush(&s, 2);
STPush(&s, 3);
STPush(&s, 4);
printf("%d \n", STTop(&s));
//列出栈中元素
while (!STEmpty(&s))
{
printf("%d ", STTop(&s));
STPop(&s);
}
return 0;
}