• 数据结构----线性表之栈

    目录

    前言

    在介绍完链表和顺序表这两种线性结构之后，紧接着就是栈了；有了之前的基础，栈的结构与实现就变得十分简单了；而在上一篇博客中，对比了顺序表和链表，也就知道了利用顺序表来实现栈是比较简单的；

    在这里插入图片描述

    1.结构与介绍💬

    在这里插入图片描述

    简单来说，栈的操作都是在栈顶进行的；因此使用顺序表对栈来说操作是更加简单的；

    在这里插入图片描述
    栈因为在一端进行操作，所以在使用时，先进入栈的后出，后进入栈的先出；即LIFO

    接下来，着手实现栈的相关操作：

    2.相关功能接口💬

    在介绍相关操作之前，需要先对其结构进行定义：

    typedef int StackDataType;
typedef struct Stack
{
	StackDataType* arr;
	int top;
	int capacity;
}Stack;

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    栈需要利用顺序表进行相关的操作，因此也就有了以上的操作！
    在这里插入图片描述

    2.1初始化💨

    void InitStack(Stack* st)
{
	assert(st);
	st->capacity = st->top = 0;
	st->arr = NULL;
}

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    2.2压栈💨

    static void CheackCapacity(Stack* st)
{
	assert(st);
	if (st->capacity == st->top)
	{
		int newcapacity = st->capacity == 0 ? 4 : (st->capacity * 2);
		StackDataType* temp = (StackDataType*)realloc(st->arr, newcapacity * sizeof(StackDataType));
		if (temp == NULL)
		{
			perror("malloc fail");
			exit(-1);
		}
		st->arr = temp;
		st->capacity = newcapacity;
	}
}

//压栈
void PushStack(Stack* st, StackDataType x)
{
	assert(st);
	//判断容量
	CheackCapacity(st);
	//
	st->arr[st->top] = x;
	st->top++;
}

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    关于扩容完全与顺序表一致，不清楚的可以点击这个链接：🤠我是链接

    因为栈只能在一端进行操作，所以在top的位置进行插入，插入完成后，顶端位置需要进行++；

    在这里插入图片描述

    2.3弹栈💨

    bool StackEmpty(Stack* st)
{
	assert(st);
	return st->top == 0;
//在压栈的过程中，因为存在后置++，一旦存入数据，top就会指向下一个空间
}
void PopStack(Stack* st)
{
	assert(st);
	assert(!StackEmpty(st));
	st->top--;
}

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    2.4获取栈顶元素与有效数据个数💨

    //获取栈顶元素
StackDataType StackTop(Stack* st)
{
	assert(st);
	assert(!StackEmpty(st));
	return st->arr[st->top-1];
	//top始终指向下一块空间，所以top-1就是栈顶元素
}

//获取栈的有效数据个数
int StackSize(Stack* st)
{
	assert(st);
	return st->top;
}

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    2.5销毁💨

    void StackDestory(Stack* st)
{
	assert(st);
	free(st->arr);
	st->arr = NULL;
	st->capacity = st->top = 0;
}

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    3.完整代码💬

    #define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
#include
#include
#include
#include

typedef int StackDataType;
typedef struct Stack
{
	StackDataType* arr;
	int top;
	int capacity;
}Stack;

//初始化
void InitStack(Stack* st);
//压栈
void PushStack(Stack* st, StackDataType x);
//弹栈
void PopStack(Stack* st);
//打印
void PrintStack(Stack* st);
//判空
bool StackEmpty(Stack* st);
//获取栈顶元素
StackDataType StackTop(Stack* st);
//获取栈的有效数据个数
int StackSize(Stack* st);
//销毁
void StackDestory(Stack* st);
#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"stack.h"

//初始化
void InitStack(Stack* st)
{
	assert(st);
	st->capacity = st->top = 0;
	st->arr = NULL;
}

//判断容量
static void CheackCapacity(Stack* st)
{
	assert(st);
	if (st->capacity == st->top)
	{
		int newcapacity = st->capacity == 0 ? 4 : (st->capacity * 2);
		StackDataType* temp = (StackDataType*)realloc(st->arr, newcapacity * sizeof(StackDataType));
		if (temp == NULL)
		{
			perror("malloc fail");
			exit(-1);
		}
		st->arr = temp;
		st->capacity = newcapacity;
	}
}

//压栈
void PushStack(Stack* st, StackDataType x)
{
	assert(st);
	//判断容量
	CheackCapacity(st);
	//
	st->arr[st->top] = x;
	st->top++;
}

//弹栈
void PopStack(Stack* st)
{
	assert(st);
	assert(!StackEmpty(st));

	st->top--;
}

//获取栈顶元素
StackDataType StackTop(Stack* st)
{
	assert(st);
	assert(!StackEmpty(st));
	return st->arr[st->top-1];
}

//获取栈的有效数据个数
int StackSize(Stack* st)
{
	assert(st);
	return st->top;
}

//判空
bool StackEmpty(Stack* st)
{
	assert(st);
	return st->top == 0;//在压栈的过程中，因为存在后置++，一旦存入数据，top就会指向下一个空间
}

//打印
void PrintStack(Stack* st)
{
	assert(st);
	for (int i = 0; i < st->top; i++)
	{
		printf("%d  ->  ", st->arr[i]);
	}
	printf("\n");
}

//销毁
void StackDestory(Stack* st)
{
	assert(st);
	free(st->arr);
	st->arr = NULL;
	st->capacity = st->top = 0;
}
void test()
{
	Stack st;
	InitStack(&st);
	PushStack(&st, 10);
	PushStack(&st, 20);
	PushStack(&st, 30);
	PushStack(&st, 40);
	PopStack(&st);
	PrintStack(&st);
	printf("%d\n", StackTop(&st));
	printf("%d", StackSize(&st));
	StackDestory(&st);
}
int main()
{
	test();
}

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    4.括号匹配

    在这里插入图片描述

    下面给出实例：
    在这里插入图片描述
    分析：给定一系列括号，我们可以将括号的左部分压入到栈中，然后通过与栈中括号进行比对，从而完成括号的匹配；
    换句话说，将（、{、[这三种括号压栈，与其余三种括号比对即可！

    下面给出完整代码：

    //括号匹配
#include
#include
#include
#include
#include
#include

typedef int StackDataType;
typedef struct Stack
{
	StackDataType* arr;
	int top;
	int capacity;
}Stack;


//初始化
void InitStack(Stack* st)
{
	assert(st);
	st->capacity = st->top = 0;
	st->arr = NULL;
}

//判断容量
static void CheackCapacity(Stack* st)
{
	assert(st);
	if (st->capacity == st->top)
	{
		int newcapacity = st->capacity == 0 ? 4 : (st->capacity * 2);
		StackDataType* temp = (StackDataType*)realloc(st->arr, newcapacity * sizeof(StackDataType));
		if (temp == NULL)
		{
			perror("malloc fail");
			exit(-1);
		}
		st->arr = temp;
		st->capacity = newcapacity;
	}
}

//压栈
void PushStack(Stack* st, StackDataType x)
{
	assert(st);
	//判断容量
	CheackCapacity(st);
	//
	st->arr[st->top] = x;
	st->top++;
}

//弹栈
void PopStack(Stack* st)
{
	assert(st);
	assert(!StackEmpty(st));

	st->top--;
}

//获取栈顶元素
StackDataType StackTop(Stack* st)
{
	assert(st);
	assert(!StackEmpty(st));
	return st->arr[st->top-1];
}

//判空
bool StackEmpty(Stack* st)
{
	assert(st);
	return st->top == 0;//在压栈的过程中，因为存在后置++，一旦存入数据，top就会指向下一个空间
}

//销毁
void StackDestory(Stack* st)
{
	assert(st);
	free(st->arr);
	st->arr = NULL;
	st->capacity = st->top = 0;
}
bool isValid(char* s)
{

	Stack st;
	InitStack(&st);
	while (*s)
	{
		if (*s == '(' || *s == '{' || *s == '[')
		{
			PushStack(&st, *s);
		}
		else
		{
			if (StackEmpty(&st))
			{
				StackDestory(&st);
				return false;
			}

			if ((StackTop(&st) == '(' && *s != ')')
				|| (StackTop(&st) == '{' && *s != '}')
				|| (StackTop(&st) == '[' && *s != ']'))
			{
				StackDestory(&st);
				return false;
			}
			PopStack(&st);
		}
		s++;
	}
	bool flag = StackEmpty(&st);
	StackDestory(&st);
	return flag;
}

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    分析：利用之前实现的栈即可完成将括号的左部分压入其中；

    • 当全部为右括号时，此时栈中无元素，所以判空即可，当栈为空时即返回false；
    • 而当括号中的左括号与*s匹配完成后，此时栈中为空栈；所以返回true；
    • 当匹配了一部分括号，即左括号多于右括号，此时也不能正常匹配，所以返回false;

    Ending💬

    关于栈也就完成相关操作了，最后的括号匹配来源于leetcode;

    好了，就这样吧🤠
    在这里插入图片描述

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_57248528/article/details/126183537