数据结构-栈 - 技术栈

大家好，今天带来的是关于数据结构初阶中的栈和队列的内容，一起来看看吧！！！

1.栈的概念

栈：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。栈中的数据元素遵守后进先出LIFO（Last In First Out）的原则。
入栈：栈的插入叫做入栈/压栈/进栈，入数据在栈顶。
出栈：栈的删除叫做出栈，出数据也在栈顶。

类比：只有一端开口的羽毛球桶

2.栈的实现

栈的实现一般可以用数组或链表实现，相较而言，数组的结构实现更优一点，因为数组在尾上插入数据的代价比较小。因此，以下用数组实现栈。

2.1初始化和销毁

初始化的一个难题就是top的赋值问题，以及对应的哪种情况。

分两种情况，采用假设法+画图，很快就能理解！

1.top=-1,假设入栈一个数据1后，top++，此刻top=0，栈顶数据为1，在数组中a $0$ 表示数组首元素，即top指向栈顶数据。

2.top=0,假设入栈一个数据1后，top++,此刻top=1,栈顶数据为a $0$ , a $1$ 表示数组第二个数据，即top指向栈顶数据的下一个数据。

考虑到我想用top代表有效数据个数，因此我这里用的是方法2，令ps->top=0,top指向的是栈顶数据的下一个数据，也同时代表了栈内数据个数。

2.2入栈

之前我们学习了有关顺序表的知识，这里的代码理解起来就很容易了。

插入数据之前，要判断当前内存是否足够，若不够，要扩容。

2.3出栈

出栈就是删除元素，因为栈内数据只能从栈顶入，栈顶出。所以，出栈一次，只用删除一次栈顶数据即可。

2.4获取栈顶元素

之前初始化根据我的赋值是：top=0;因此top指向的是栈顶元素的下一个数据。那么要获取栈顶元素，就是获取top的前一个元素，也就是ps->a $top-1$ .

2.5获取栈有效元素个数

之前根据初始化赋值我的设置，令top=0,因此top也恰好代表了栈中的有效数据个数。

故直接返回ps->top即可。

2.6判空

复制代码

当栈为空时，表示栈中没有任何元素。当栈非空时，表示栈中至少有一个元素。
因此只需要判断栈中有效数据个数是否不为0即可。
这里1 0 我们想到了用bool函数来表示。

3.总结

写到这里，我们就实现了一个栈，有了前面顺序表的基础，是不是感觉代码写起来还是比较简单的。这里给出总代码。

3.1 test.c

cpp 复制代码

//test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>
#include"Stack.h"

int main()
{
	ST ps;

	STInit(&ps);
	STPush(&ps, 1);
	STPush(&ps, 2);
	STPush(&ps, 3);
	STPush(&ps, 4);
	//printf("%d\n",STTop(&ps));
	
	//访问栈中所有元素
	while (!STEmpty(&ps))
	{
		printf("%d ", STTop(&ps));
		STPop(&ps);
	}

	STDestroy(&ps);
	return 0;
}

3.2 Stack.c

cpp 复制代码

//Stack.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"

//初始化 
void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;

	ps->top = 0;//top指向栈顶的下一个数据，可画图理解

	//ps->top=-1;//top指向栈顶数据，画图理解
}


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


//入栈
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	//插入之前判断内存够不够
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		//扩容
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		STDataType* tmp =(STDataType*) realloc(ps->a, newcapacity * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail!");
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}

	//插入数据
	ps->a[ps->top]=x;//根据初始化阶段，我这里的top指向的是栈顶数据的下一个数据，因此直接插入数据即可
	ps->top++;
}

//出栈
void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->top--;
}

//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);

	return ps->a[ps->top - 1];
}

//获取栈中有效数据个数
int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);

	return ps->top - 1;
}

//判空
bool STEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);

	return ps->top == 0;
	//等价于
	/*if(ps->top==0)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}*/
}

3.3 Stack.h

cpp 复制代码

//Stack.h
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>

//定义一个动态的栈
typedef int STDataType;

typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;//栈顶
	int capacity;//容量
}ST;

//初始化
void STInit(ST* ps);//传的参数是结构体指针,指向栈
//销毁
void STDestroy(ST* ps);
//入栈
void STPush(ST* ps, STDataType x);//传的参数是结构体指针和数据
//出栈
void STPop(ST* ps);//传的参数是结构体指针和数据
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps);//栈中元素的类型是STDataType,所以函数返回值的数据类型是STDataType
//获取栈中有效数据个数
int STSize(ST* ps);
//判空
bool STEmpty(ST* ps);

以上就是数据结构中栈的有关内容，谢谢观看！