[C语言]栈的实现

一、栈的基本概念

栈是一种遵循后进先出（Last In First Out，LIFO）原则的数据结构，想象它就像一个只能在一端进行操作的容器，这一端被称为栈顶（Top）。就好比往一个竖着的桶里放东西，最后放进去的东西要最先被取出来。例如，我们将元素依次压入栈中，那么取元素的时候，最先取出的一定是最后压入栈的那个元素。

二、基于数组实现栈

在c语言中实现栈的方式主要有两种，一种是数组，一种是链表；两种方法各有优缺点，下面是使用数组的方式来实现。

1.定义栈的结构

cpp 复制代码

typedef int STDataType;
typedef struct StackNode
{
    STDataType* arr;
    int capacity;//栈的空间大小
    int top;//栈顶
}ST;

2.栈的初始化

cpp 复制代码

void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

3.入栈

cpp 复制代码

void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->capacity == ps->top)//判断空间是否足够
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newcapacity * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("relloc fail!!!");
			exit(1);
		}
		ps->arr = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}

4.判断元素个数是否为空

cpp 复制代码

bool StackEmpty(ST* ps)
{
    assert(ps);
    return ps->top == 0;
}

5.出栈

cpp 复制代码

void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	--ps->top;
}

6.取栈顶元素

cpp 复制代码

STDataType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	return ps->arr[ps->top-1];
}

7.获取栈的有效元素个数

cpp 复制代码

int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

8.销毁栈

cpp 复制代码

void STDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->arr)
	{
		free(ps->arr);
	}
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

三.栈的完整代码

Stack.h

cpp 复制代码

#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>

//定义栈的结构
typedef int STDataType;
typedef struct StackNode
{
	STDataType* arr;
	int capacity;//栈的空间大小
	int top;//栈顶
}ST;

//栈的初始化
void STInit(ST* ps);
//入栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x);
//出栈
void StackPop(ST* ps);
//取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps);
//获取栈的有效元素个数
int STSize(ST* ps);
//销毁栈
void STDestroy(ST* ps);

stack.c

cpp 复制代码

#include "stack.h"

//栈的初始化
void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}
//入栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->capacity == ps->top)//判断空间是否足够
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newcapacity * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("relloc fail!!!");
			exit(1);
		}
		ps->arr = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}
	//空间足够
	ps->arr[ps->top++] = x;
}
//判断元素个数是否为空
bool StackEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}
//出栈
void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	--ps->top;
}
//取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	return ps->arr[ps->top-1];
}
//获取栈的有效元素个数
int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}
//销毁栈
void STDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->arr)
	{
		free(ps->arr);
	}
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

text.c

cpp 复制代码

#include "stack.h"

void text()
{
	ST st;
	STInit(& st);
	StackPush(&st, 1);
	StackPush(&st, 2);
	StackPush(&st, 3);
	StackPush(&st, 4);
	printf("%d\n", StackTop(&st));
	StackPop(&st);

	printf("%d\n", STSize(&st));

	STDestroy(&st);
}

int main()
{
	text();
	return 0;
}