数据结构——栈

栈

概念与结构

栈底层结构选型

数组

栈

概念与结构

栈是一种特殊的线性表 ，它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。栈中的数据遵循先进后出的原则。

压栈：栈的插入操作叫做压栈/入栈/进栈。

出栈：栈的删除操作叫做出栈。

出数据和入数据都在栈顶。

栈底层结构选型

数组

链表

那么对于数组和链表我们选择哪个比较好呢？

答案是数组。因为链表虽然动态性更强，但是每个操作都需要动态分配结点，内存开销比较大，且频繁分配/释放可能引发内存碎片。而数组尾插尾删的效率更高。

使用数组实现栈

我们就根据顺序表的结构来模拟一遍栈的结构。

cpp 复制代码

typedef int STDataType;
typedef struct stack
{
	STDataType* arr;
	int top;
	int capacity;
}ST;

初始化栈

cpp 复制代码

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

判断栈空

cpp 复制代码

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

入栈

cpp 复制代码

void STCheck(ST* ps)
{
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newcapacity * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc failed!");
			exit(1);
		}
		else
		{
			ps->arr = tmp;
			ps->capacity = newcapacity;
		}
	}
}

cpp 复制代码

void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	STCheck(ps);
	ps->arr[ps->top++] = x;
}

出栈

cpp 复制代码

void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps && ps->arr && !STEmpty(ps));
	ps->top--;
}

注意：删除的空间不能free掉，因为动态开辟的空间不能局部释放。

取栈顶元素

cpp 复制代码

STDataType STTop(ST* ps)
{
    assert(ps && ps->arr && !STEmpty(ps));
	return ps->arr[ps->top-1];
}

栈的元素个数

cpp 复制代码

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

销毁

cpp 复制代码

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