数据结构 - 栈

一.什么是栈？

栈是一种特殊的线性表，它只允许在一端进行插入元素和删除的操作。可以进行插入和删除的一端叫做栈顶，另一端叫做栈底。

二.栈的底层结构

链表和数组都可以作为栈的底层结构，相对而言数组更适合作为栈的底层结构，因为数组在尾上插入数据的代价比较小。

三.栈结构的定义

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typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* arr;//是结构体里的指针成员，保存动态数组的首地址，栈的数据就存在那个数组里。
	int top;//有效元素数量。
	int capacity;//栈的容量，是元素个数不是字节。
}ST;

四.栈的初始化

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

五.入栈.

接受栈指针ps和待入栈元素x,先判断有效元素数量top和栈的容量capacity是否相等，若栈满就用realloc函数扩容（初始容量扩为4后续每次翻倍），扩容失败就打印错误并退出程序，罗容后更新栈的数组指针和容量，最后把元素x放到top下标位置，然后top在自增。

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void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		//增容
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(STDataType));//总字节
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail!");
			exit(1);
		}
		ps->arr = tmp;//realloc函数的返回值-->返回新内存块的首地址。
		ps->capacity = newCapacity;
	}
	//先把x放到top下标位置然后top++。
	ps->arr[ps->top++] = x;
}

六.判断栈是否为空

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bool StackEmpty(ST* ps)
{
	//断言:防止空指针传入，ps为NULL直接报错。
	assert(ps);
	//top等于0代表栈没有有效元素，返回true(空），否则返回false(非空)。
	return ps->top == 0;
}

七.出栈

先用断言判断栈不为空，防止对空栈进行出栈操作，出栈并不删除数组里的数据，只需将代表栈的个数的top变量前置减一，相当于把栈顶的有效元素范围向前收缩一位，然后出栈。

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void StackPop(ST* ps)
{
	//断言:栈不能为空。
	assert(!StackEmpty(ps));
	//然后在出栈。
	--ps->top;
}

八.取栈顶元素

先用断言判断栈不为空，避免空栈读取数据，top代表下一个代存入元素的下标，所以栈顶的有效元素存放在下标top-1处，函数直接返回这个位置的数据，只读取栈顶的值，不会修改 top，也不会删除栈中的元素。

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

九.获取栈的有效元素个数

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

十.销毁栈

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