数据结构之栈的实现（附源码）

目录

一、栈的概念及结构

​二、栈的实现

三、初学栈的练习题

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一、栈的概念及结构

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。

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。

二、栈的实现

栈的实现一般可以使用数组或者链表实现，相对而言数组的结构实现更优一些。因为数组在尾上插入数据的代价比较小。

 

具体实现代码如下：

#pragma once
 
//Stack.h
#include 
#include 
#include 
// 支持动态增长的栈
//使用数组实现
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* _a;
	int _top;		// 栈顶
	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);

//Stack.c
#include "Stack.h"
 
void StackInit(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	ps->_a = NULL;
	ps->_top = 0;
	ps->_capacity = 0;
}
 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
	assert(ps);
	//容量满了
	if (ps->_capacity == ps->_top)
	{
		//如果数组的容量为0，就赋值为4,；如果数组的容量不为0且容量满了，就扩大为原来容量的二倍。
		int newCapacity = ps->_capacity == 0 ? 4 : ps->_capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->_a,sizeof(STDataType) * newCapacity);
 
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->_a = tmp;
		ps->_capacity = newCapacity;
	}
 
	ps->_a[ps->_top] = data;
	ps->_top++;
}
 
void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->_top > 0);
	ps->_top--;
}
 
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->_top > 0);
	return ps->_a[ps->_top - 1];
}
 
int StackSize(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->_top;
}
 
int StackEmpty(Stack* ps)
{
	return ps->_top;
}
 
void StackDestroy(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->_a);
	ps->_a = NULL;
	ps->_capacity = 0;
	ps->_top = 0;
}

test.c
#include "Stack.h"
 
void test01()
{
	Stack st;
	StackInit(&st);
 
	StackPush(&st, 1);
	StackPush(&st, 2);
	StackPush(&st, 3);
	StackPush(&st, 4);
	StackPush(&st, 5);
 
	while (StackEmpty(&st))
	{
		printf("%d ", StackTop(&st));
		StackPop(&st);
	}
	printf("\n");
 
	StackDestroy(&st);
}
 
int main()
{
	test01();
 
	return 0;
}

三、初学栈的练习题

题1：

给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串 s ，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：

1. 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
2. 左括号必须以正确的顺序闭合。
3. 每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。

 思路：当输入的字符串中出现左括号时就进栈，出现右括号时就与栈顶的左括号看是否相匹配。若相匹配就栈顶的左括号出栈，不匹配就直接返回false。若所有左右括号都匹配才返回true。

具体实现代码如下（C语言实现）：

//C语言实现需要自己将栈的各个功能实现
typedef char STDataType;
 
typedef struct Stack
{
	STDataType* _a;
	int _top;		// 栈顶
	int _capacity;  // 容量 
}Stack;
 
void StackInit(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	ps->_a = NULL;
	ps->_top = 0;
	ps->_capacity = 0;
}
 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
	assert(ps);
	if (ps->_capacity == ps->_top)
	{
		int newCapacity = ps->_capacity == 0 ? 4 : ps->_capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->_a,sizeof(STDataType) * newCapacity);
 
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->_a = tmp;
		ps->_capacity = newCapacity;
	}
 
	ps->_a[ps->_top] = data;
	ps->_top++;
}
 
void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->_top > 0);
	ps->_top--;
}
 
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->_top > 0);
	return ps->_a[ps->_top - 1];
}
 
int StackSize(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->_top;
}
 
int StackEmpty(Stack* ps)
{
	return ps->_top;
}
 
void StackDestroy(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->_a);
	ps->_a = NULL;
	ps->_capacity = 0;
	ps->_top = 0;
}
 
 
bool isValid(char * s)
{
    Stack st;
    StackInit(&st);
    char topVal;
    while(*s)
    {
        //左括号入栈
        if(*s == '(' || *s == '[' || *s == '{')
        {
            StackPush(&st, *s);
        }
        //右括号与栈顶左括号进行匹配
        else
        {
            //栈里已经没有左括号了，再输入一个右括号，不匹配。
            if(StackEmpty(&st) == 0)
            {
                StackDestroy(&st);
                return false;
            }
            topVal = StackTop(&st);
            //不匹配返回false。
            if((topVal == '(' && *s != ')') || (topVal == '[' && *s != ']')
            || (topVal == '{' && *s != '}'))
            {
                StackDestroy(&st);
                return false;
            }
            //匹配成功栈顶出栈。
            StackPop(&st);
        }
        s++;
    }
    //最后栈里还剩有左括号返回false，不剩返回true。
    int ret = StackEmpty(&st);
    if(ret == 0)
    return true;
    else
    return false;
}