4、数据结构与算法解析(C语言版)--栈

栈的数据存储遵循"后进先出的规则"，这在计算机里面是非常有用的，比如word等编辑软件的"撤销"功能，就是使用栈进行实现的。

1、创建项目

main.h

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#ifndef _MAIN_H
#define _MAIN_H

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

#define TRUE  1
#define FALSE 0
#define OK    1
#define ERROR 0
#define INFEASIBLE -1   // 无意义 
#define OVERFLOW -2

typedef int Status;
typedef int ElemType;
typedef int SElemType;


#endif

main.c

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#include "Stack.h"

/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */

int main(int argc, char *argv[]) {
	Stack_test();	
	
	return 0;
}

Stack.h

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#ifndef _STACK_H
#define _STACK_H

#include "main.h"

void Stack_test(void);

#endif

Stack.c

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#include "Stack.h"

void Stack_test(void)
{
	
}

2、创建栈结构

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#ifndef _STACK_H
#define _STACK_H

#include "main.h"

#define STACK_INT_SIZE 10  // 栈初始容量为10 
#define STACK_INCREMENT 2  // 空间不够每次增加两个 

// 栈结构类型
typedef struct 
{
	SElemType *base;   // 栈底指针，栈构造和销毁后为NULL
	SElemType *top;   // 栈顶指针
	int stacksize;    // 当前栈的容量，分配的空间数		
}SqStack;

void Stack_test(void);

#endif

3、初始化栈

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// 初始化栈 
// - 在函数内部修改外部栈空间的base、top、stacksize因此需要传入外部栈空间地址
void InitStack(SqStack *s) 
{
	s->base = (SElemType *)malloc(STACK_INT_SIZE *sizeof(SElemType));
	if(!s->base)
	{
		printf("申请栈空间失败\r\n");
		exit(OVERFLOW);
	}
	
	s->top = s->base;
	s->stacksize = 0;
}

测试代码：

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void Stack_test(void)
{
	SqStack st;
	InitStack(&st);
}

4、向栈中添加元素

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// 向栈中添加元素
// - 在函数内部修改外部栈空间的base、top、stacksize因此需要传入外部栈空间地址
void Push(SqStack *s,SElemType e) 
{
	if(s->top - s->base == s->stacksize )
	{
		// 栈满
		SElemType *temp;
		temp =  (SElemType *)realloc(s->base,(s->stacksize + STACK_INCREMENT)*sizeof(SElemType));
		if(!temp)
		{
			printf("申请栈空间失败\r\n");
			exit(OVERFLOW);
		}
		
		s->base = temp; // 申请成功，修改s->base指向
		s->top = s->base + s->stacksize;  // 更改新的top指针指向
		s->stacksize +=  STACK_INCREMENT;		
	}
	
	// 将元素推入栈中 
	*(s->top) = e;
	// 栈顶指针移动 
	(s->top)++; 
}

5、访问栈数据

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// 访问栈数据
void StackTraverse(SqStack s)
{
	SElemType *p = s.base;
	
	while(p < s.top)
	{
		printf("%d ",*p);
		p++;
	}
	printf("\n");
}

测试代码：

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void Stack_test(void)
{
	SqStack st;
	InitStack(&st);
	
	int i = 0;
	for(i=1;i<8;i++)
	{
		Push(&st,i);
	}
	
	StackTraverse(st);
}

6、获取栈顶元素不移除

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Status GetTop(SqStack s,SElemType *e)
{
	if(s.top > s.base)
	{
		// 栈不为空
		*e = *(s.top-1); 
		return OK;
	}
	
	return ERROR;
}

测试代码：

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void Stack_test(void)
{
	SqStack st;
	InitStack(&st);
	
	int i = 0;
	for(i=1;i<8;i++)
	{
		Push(&st,i);
	}
	
	printf("栈中元素有："); 
	StackTraverse(st);
	
	SElemType res;
	GetTop(st,&res);
	printf("栈顶元素：%d\n",res);	
	
}

7、移除栈顶元素

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// 移除栈顶元素
// 接收栈顶数据到外部空间中
Status Pop(SqStack *sp,SElemType *e) 
{
	if(sp->top == sp->base) 
	{
		return ERROR;
	}
	
	--(sp->top);
	*e = *(sp->top);
	return OK;
}

测试代码：

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void Stack_test(void)
{
	SqStack st;
	InitStack(&st);
	
	int i = 0;
	for(i=1;i<8;i++)
	{
		Push(&st,i);
	}
	
	printf("栈中元素有："); 
	StackTraverse(st);
	
	SElemType res;
	Pop(st,&res);
	printf("移除的栈顶元素：%d\n",res);	
	
}

8、获取栈的数据长度

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// 获取栈的数据长度
int StackLength(SqStack s) 
{
	return s.top - s.base;
}

测试代码：

复制代码

void Stack_test(void)
{
	SqStack st;
	InitStack(&st);
	
	int i = 0;
	for(i=1;i<8;i++)
	{
		Push(&st,i);
	}
	
	printf("栈中元素有："); 
	StackTraverse(st);
	
	int res = StackLength(st);
	printf("当前栈的长度是：%d\n",res);
	
}

9、空栈判断

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// 空栈判断
Status StackEmpty(SqStack s)
{
	if(s.top == s.base)
	{
		return TRUE;
	}
	else
	{
		return FALSE;
	}
}

测试代码：

复制代码

void Stack_test(void)
{
	SqStack st;
	InitStack(&st);
	
	int i = 0;
	for(i=1;i<8;i++)
	{
		Push(&st,i);
	}
	
	printf("栈中元素有："); 
	StackTraverse(st);
	
	int res = StackLength(st);
	printf("当前栈的长度是：%d\n",res);
	
	Status res1 = StackEmpty(st);
	if(res1)
	{
		printf("栈为空\n");
	}
	else
	{
		printf("栈不为空\n");
	}
	
}

10、将栈设置为空

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// 将栈设置为空
void ClearStack(SqStack *s) 
{
	s->top = s->base;
}

测试代码：

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void Stack_test(void)
{
	SqStack st;
	InitStack(&st);
	
	int i = 0;
	for(i=1;i<8;i++)
	{
		Push(&st,i);
	}
	
	printf("栈中元素有："); 
	StackTraverse(st);
	
	printf("清空栈中数据开始 ---- \n");
	ClearStack(&st);
	printf("清空栈中数据结束 ---- \n");
	
	int len = StackLength(st);
	printf("清空后栈的长度是：%d\n",len); 
	
}

11、销毁栈空间

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// 销毁栈空间
void DestoryStack(SqStack *s) 
{
	free(s->base);
	s->top = NULL;
	s->base = NULL;
	s->stacksize = 0;
}

测试代码：

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void Stack_test(void)
{
	SqStack st;
	InitStack(&st);
	
	int i = 0;
	for(i=1;i<8;i++)
	{
		Push(&st,i);
	}
	
	printf("栈中元素有："); 
	StackTraverse(st);
	
	printf("销毁栈空间开始 ---- \n");
	DestoryStack(&st);
	printf("销毁栈空间结束 ---- \n");
	
	int len = StackLength(st);
	printf("清空后栈的长度是：%d\n",len); 
	
}

注意写的所有函数记得在Stack.h中进行声明。

复制代码

#ifndef _STACK_H
#define _STACK_H

#include "main.h"

#define STACK_INT_SIZE 10  // 栈初始容量为10 
#define STACK_INCREMENT 2  // 空间不够每次增加两个 

// 栈结构类型
typedef struct 
{
	SElemType *base;   // 栈底指针，栈构造和销毁后为NULL
	SElemType *top;   // 栈顶指针
	int stacksize;    // 当前栈的容量，分配的空间数		
}SqStack;

void Stack_test(void);
void InitStack(SqStack *sp) ;
void Push(SqStack *sp,SElemType e);
void StackTraverse(SqStack s);
Status Pop(SqStack s,SElemType *e) ;
int StackLength(SqStack s) ;
Status StackEmpty(SqStack s);
void ClearStack(SqStack *s) ;
void DestoryStack(SqStack *s); 

#endif