【数据结构】-- 栈

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 复制代码

#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 复制代码

#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 复制代码

#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;
}