【数据结构】栈——超详解！！！（包含栈的实现）

zore_c2025-12-19 8:29

【数据结构】栈------超详解！！！（包含栈的实现）

前言

往期我们的学习中讲到了顺序表以及链表
它们可以帮我们解决很多问题，而类似的数据结构还有很多
今天，我们就来聊聊------栈

一、栈是什么？

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。
注意：
本文我们讲的栈是数据结构里的栈，而不是在操作系统中提到的栈
二者同名不同理，相当与两个不同学科的概念，大家不要搞混淆了

1. 后进先出（LIFO）

那么什么是后进先出呢？

如图：

后进先出，故名思意，就是先进去的数据后出来，而后进去的数据先出来
就如同枪上的弹夹一样,先压进去的子弹后打出去，而后压进去的子弹先打出去

2. 压栈&&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
入数据在栈顶,出数据也在栈顶

二、栈的实现

1. 用什么来实现？

栈的实现 一般可以使用数组或者链表实现，而相对而言数组的结构实现更优一些。

但前面我们讲顺序表的时候提到，在顺序表中进行插入删除数据很麻烦，那为什么又要用数组呢？

这就要看到栈的定义了
栈只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作，而在数组中避免了中间数据的插入与删除
就是因为数组在尾上插入删除数据的代价比较小，所以使用数组来实现栈

2. 实现思路

这里可以拿顺序表来做参考，往期我们详解了顺序表的实现，大家感兴趣的可以去看看
链接： 【C语言】数据结构------顺序表超详解!!!（包含顺序表的实现)

与顺序表同理，栈的实现也应该有三名成员：
1 . 指向一个数组的指针
2 . 栈内的总元素
3 . 栈内的总容量

3.注意

但是，要十分注意一个点，这个点将贯穿我们整段代码！！！
注意：栈只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作

当我们在写实现代码时，要注意栈只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作
不能在两端同时进行操作，不然就不是栈了！！！
要遵循先进后出的基本原则

所以，在插入数据时我们选择尾插，而在取出数据时，我们选择头取

4. 代码实现

本文以创建一个 int 类型的栈为例

（1）创建头文件&源文件

之前在讲解扫雷游戏中我就提到:
在写复杂程序时要养成写多个头文件&源文件的好习惯，这样条理就很清晰也不会乱

详见 【C语言】扫雷游戏详解（包含递归，变色，记录时间等）

如图:

创建了一个 " Stack.h "头文件
用于存放用来放函数的声明和一些库函数的头文件

创建了一个 " Stack.c "源文件
用于用来放函数的定义(栈的主体)

还有一个 " Test.c "源文件
用于测试实现的栈的运行效果

（2）定义栈（定义）

首先我们要定义一个栈

代码演示：（内有注释）
（在头文件" Stack.h "中写）

c 复制代码 
//重定义，方便修改类型
typedef int STDataType;

//定义栈
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;   //数组指针
	int size;		//总元素
	int capacity;  //容量 
}Stack;

在定义栈代码中，有两个需要注意的点：

  1. 本文是以 int 类型为例，但如果以后要将顺序表修改成 char 类型或是其他类型一个一个修改就很麻烦
    所以我们重定义int类型为STDataType,并将接下来代码中的int类型全部写成STDataType
    这是为了方便我们以后对类型进行修改，仅需将int 改为其他类型即可
  2. 在定义栈的同时重定义栈变量名为Stack方便以后使用

（3）栈的初始化（初始化）

定义完栈后，肯定要对栈进行初始化，内容全部置 0 / NULL

代码演示：（内有注释）
（其中 ps 是一个栈指针类型的指针，下同）

在" Stack.h "头文件中写到：

c 复制代码 
// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps);

在" Stack.c "源文件中写到：

c 复制代码 
// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps)
{
	//断言空指针
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->size = 0;
	//全部初始化置 0 / NULL
}

在写栈代码中，有一个很重要的点：

当我们函数在进行传参时，可能会传入空指针，而我们知道空指针是不能进行解引用的
故为了我们的代码更加健壮，可以加入assert 断言来判断是否符合条件，在之后的代码中也都有

关于更加详细的assert 断言介绍可参见下文：
【C语言】带你层层深入指针------指针详解3（野指针、assert等）

（4）栈的销毁（销毁）

在我们的程序运行完毕后，当然要对栈进行销毁，以免占用内存

代码演示：（内有注释）
（其中 ps 是一个栈指针类型的指针，下同）

在" Stack.h "头文件中写到：

c 复制代码 
// 销毁栈
void StackDestroy(Stack* ps);

在" Stack.c "源文件中写到：

c 复制代码 
//栈的销毁
void StackDestroy(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	//断言空指针

	free(ps->a);
	//释放内存

	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->size = 0;
	//全部初始化置 0 / NULL
}

（5）插入数据（入栈）

  • 怎么插入？

在入栈时，由于栈只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作
所以在插入时一定是尾插数据

  • 空间不够时咋办？

栈的空间是动态管理的，故当栈的空间不足时，可再开辟一些空间使用（动态增容）
但是存在一个问题：

我们到底要开辟多大的空间来使用呢？
1. 若一次性开辟的空间过大，可能会造成空间的浪费
2. 若一次性开辟的空间过小，就可能会导频繁的开辟空间，这样运行的效率就会大大降低
经过科学研究，发现每次增容 2 倍 & 3 倍 空间最为合适
当原空间为 100 的空间不足时，就增容到 200 空间
（本文选择的是每次增容 2 倍 ）

代码演示：（内有注释）
（其中 ps 是一个栈指针类型的指针，下同）

在" Stack.h "头文件中写到：

c 复制代码 
// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data);

在" Stack.c "源文件中写到：

c 复制代码 
// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
	assert(ps);
	//断言空指针

	if (ps->size == ps->capacity)
	//当size=capacity时就表示空间不足，此时需要增容，故进入if语句
	{
		//先设置新变量，增容后再赋值

		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		//设置一个三目操作符判断原空间是否为 0
		//当原空间为0时给空间开辟 4 字节；当原空间不为0时给空间增容 2倍

		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, newcapacity * sizeof(STDataType));
		//由于是在原空间的基础上给空间增容，故我们这里使用 realloc函数 增容
		//增容大小为上面的 newcapacity *（类型大小）

		if (tmp == NULL)
		//加一个 if语句 防止增容失败
		{
			perror("realloc");
			return;
		}

		//没有问题后就赋值
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}
	ps->a[ps->size] = data;
	ps->size++;
}

（6）删除数据（出栈）

这个很简单，直接用下标进行删除数据
再对size--即可
但要注意：
栈只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作
我们在尾端进行插入数据，就也要在尾端进行删除数据

代码演示：（内有注释）
（其中 ps 是一个栈指针类型的指针，下同）

在" Stack.h "头文件中写到：

c 复制代码 
// 出栈 
void StackPop(Stack* ps);

在" Stack.c "源文件中写到：

c 复制代码 
// 出栈 
void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps && ps->size > 0);
	//断言空指针
	//断言顺序表不能为空

	ps->size--;
	//将元素个数进行 -1 就行
	//这样也不会影响到后面的 增、删、查、改
}

（7）获取栈顶元素

这个很简单，直接用下标进行访问数据
再返回所对应的值
但要注意：
栈只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作
之前在尾端进行插入删除数据，就也要在尾端获取栈顶元素

代码演示：（内有注释）
（其中 ps 是一个栈指针类型的指针，下同）

在" Stack.h "头文件中写到：

c 复制代码 
// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps);

在" Stack.c "源文件中写到：

c 复制代码 
// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps && ps->size > 0);
	//断言空指针
	//断言顺序表不能为空

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

（8）获取栈中有效元素个数

这个很简单
直接返回所对应的值

代码演示：（内有注释）
（其中 ps 是一个栈指针类型的指针，下同）

在" Stack.h "头文件中写到：

c 复制代码 
// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps);

在" Stack.c "源文件中写到：

c 复制代码 
// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	//断言空指针

	return ps->size;
}

（9）检测栈是否为空

这个很简单
如果栈为空返回非零结果
如果不为空返回0

代码演示：（内有注释）
（其中 ps 是一个栈指针类型的指针，下同）

在" Stack.h "头文件中写到：

c 复制代码 
// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 
int StackEmpty(Stack* ps);

在" Stack.c "源文件中写到：

c 复制代码 
// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 
int StackEmpty(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	//断言空指针

	return ps->size == 0;
}

三、完整代码实现

1. Stack.h

用于存放用来放函数的声明和一些库函数的头文件

c 复制代码 
#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>
#include<sperror.h>

//重定义，方便修改类型
typedef int STDataType;

//定义栈
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;   //数组指针
	int size;		//总元素
	int capacity;  //容量 
}Stack;

// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps);

// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data);

// 出栈 
void StackPop(Stack* ps);

// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps);

// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps);

// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 
int StackEmpty(Stack* ps);

// 销毁栈
void StackDestroy(Stack* ps);

2. Stack.c

用于用来放函数的定义(栈的主体)

c 复制代码 
#include"Stack.h"

// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps)
{
	//断言空指针
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->size = 0;
	//全部初始化置 0 / NULL
}

// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
	assert(ps);
	//断言空指针

	if (ps->size == ps->capacity)
	//当size=capacity时就表示空间不足，此时需要增容，故进入if语句
	{
		//先设置新变量，增容后再赋值

		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		//设置一个三目操作符判断原空间是否为 0
		//当原空间为0时给空间开辟 4 字节；当原空间不为0时给空间增容 2倍

		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, newcapacity * sizeof(STDataType));
		//由于是在原空间的基础上给空间增容，故我们这里使用 realloc函数 增容
		//增容大小为上面的 newcapacity *（类型大小）

		if (tmp == NULL)
		//加一个 if语句 防止增容失败
		{
			perror("realloc");
			return;
		}

		//没有问题后就赋值
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}
	ps->a[ps->size] = data;
	ps->size++;
}

// 出栈 
void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps && ps->size > 0);
	//断言空指针
	//断言顺序表不能为空

	ps->size--;
	//将元素个数进行 -1 就行
	//这样也不会影响到后面的 增、删、查、改
}

// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps && ps->size > 0);
	//断言空指针
	//断言顺序表不能为空

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

// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	//断言空指针

	return ps->size;
}

// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 
int StackEmpty(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	//断言空指针

	return ps->size == 0;
}

// 销毁栈 
void StackDestroy(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	//断言空指针

	free(ps->a);
	//释放内存

	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->size = 0;
	//全部初始化置 0 / NULL
}

3. Test.c

用于测试实现的栈的运行效果
（这里是小编在写代码时写的测试用例）

c 复制代码 
#include"Stack.h"

int main()
{
	Stack S;

	StackInit(&S);

	StackPush(&S, 1);
	StackPush(&S, 2);
	StackPush(&S, 3);
	StackPush(&S, 4);
	StackPush(&S, 5);
	StackPush(&S, 6);

	StackPop(&S);
	int ret1 = StackTop(&S);

	StackPop(&S);
	int ret2 = StackTop(&S);

	StackPop(&S);
	int ret3 = StackTop(&S);

	printf("%d %d %d", ret1, ret2, ret3);

	printf("\n\n");
	StackDestroy(&S);

	return 0;
}

结语

本期资料来自于：

https://legacy.cplusplus.com/

OK，本期的栈详解到这里就结束了

若内容对大家有所帮助,可以收藏慢慢看,感谢大家支持

本文有若有不足之处，希望各位兄弟们能给出宝贵的意见。谢谢大家！！！

新人，本期制作不易希望各位兄弟们能动动小手，三连走一走！！！

支持一下（三连必回QwQ）

相关推荐
lkbhua莱克瓦242 小时前
IO练习——登入注册
java·开发语言·io流·java练习题
Chen--Xing2 小时前
LeetCode 15.三数之和
c++·python·算法·leetcode·rust
Reuuse2 小时前
登录突然失效：Axios 拦截器判空、localStorage 脏数据与环境变量踩坑
开发语言·前端
KaDa_Duck2 小时前
DASCTF 2025下半年赛 PWN-mvmp复盘笔记
linux·笔记·安全
月明长歌2 小时前
【码道初阶】【Leetcode105&106】用遍历序列还原二叉树：前序+中序、后序+中序的统一套路与“先建哪边”的坑
java·开发语言·数据结构·算法·leetcode·二叉树
d111111111d2 小时前
C语言中union（共同体）的特电是什么？STM32中常用于处理什么数据？
c语言·arm开发·笔记·stm32·单片机·嵌入式硬件·学习
阿蒙Amon2 小时前
JavaScript学习笔记：18.继承与原型链
javascript·笔记·学习
崇山峻岭之间2 小时前
Matlab学习笔记04
笔记·matlab
iAkuya2 小时前
(leetcode)力扣100 16除自身以外数组的乘积(预处理前项后项积)
数据结构·算法·leetcode
热门推荐
01GitHub 镜像站点02UV安装并设置国内源03Linux下V2Ray安装配置指南04在VSCode配置Java开发环境的保姆级教程（适配各类AI编程IDE）05BongoCat - 跨平台键盘猫动画工具06【AutoGLM部署】本地私有化部署AI手机Agent07Neo4j（一） - Neo4j安装教程（Windows）08安娜的档案(Anna’s Archive) 镜像网站/国内最新可访问入口（持续更新）09Cursor 又偷偷更新，这个功能太实用：Visual Editor for Cursor Browser10Open-AutoGLM Windows 安装部署教程