【C语言】栈的实现

目录

栈的概念及结构

用代码实现栈

 定义栈的结构

实现栈的基本功能

 栈的初始化

 进栈

出栈 

 判空 

 获取栈顶元素

得到栈的元素个数

销毁栈 

完整代码

头文件

源文件

总结

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 栈的概念及结构

栈的概念：栈是一种特殊的线性表，其只允许在固定的一端进行插入和删除元素，进行数据的插入和删除的一端称为栈顶，另一端称为栈底，栈中的数据元素遵循后进先出（LIFO）或者先进后出的原则。

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。

 栈的结构：

用代码实现栈

要实现栈无非就两种结构：数组和链表。

但是用数组来实现栈是更好的，因为栈是在栈顶进行插入删除的，而顺序表的尾插和尾删效率是非常高的，并且CPU高速缓存利用率也高。

 定义栈的结构

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

top是用来标识栈顶的位置，当然我这里是实现的动态栈，因为实现静态栈跟用链表来实现栈一样不太好。

实现栈的基本功能

//初始化栈
void StackInit(ST* ps);
 
//销毁栈
void StackDestroy(ST* ps);
 
//进栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x);
 
//出栈
void StackPop(ST* ps);
 
//获取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps);
 
//判空
bool StackEmpty(ST* ps);
 
//栈的元素个数
int StackSize(ST* ps);

 栈的初始化

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

这个就没什么好说的了。重点在后面。 

 进栈

首先要判断一下空间够不够，不够就扩容，原理和顺序表的一样。相信熟悉顺序表的你对这个应该是信手拈来。但是插入数据也有两种情况

第一种：

 先插入后加加

 第二种：

先加加后插入

 代码实现： 

void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType)* newcapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			printf("realloc fail\n");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}

出栈 

出栈就简单了，只需要将top--就好了，但是在此之前不要忘记判断一下栈是否为空。

void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	ps->top--;
}

 判空 

 只需要判断栈顶位置为不为0即可。

bool StackEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}

 获取栈顶元素

我们是用数组实现栈，所以我们可以用下标访问栈顶元素。 可别忘了top-1才是栈顶元素的下标。 

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

得到栈的元素个数

top值就是栈的元素个数，所以只需返回top值就行。 

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

销毁栈 

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

完整代码

头文件

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#include <assert.h>
 
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;
	int capacity;
}ST;
 
//初始化栈
void StackInit(ST* ps);
 
//销毁栈
void StackDestroy(ST* ps);
 
//进栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x);
 
//出栈
void StackPop(ST* ps);
 
//获取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps);
 
//判空
bool StackEmpty(ST* ps);
 
//栈的元素个数
int StackSize(ST* ps);

源文件

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "stack.h"
 
 
void StackInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->top = 0;
	ps->capacity = 0;
}
 
void StackDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}
 
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType)* newcapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			printf("realloc fail\n");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}
 
void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	ps->top--;
}
 
STDataType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	return ps->a[ps->top - 1];
}
 
bool StackEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}
 
int StackSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

总结：

总体来说，学习了顺序表之后，栈的实现还是很简单的，无非就是在顺序表的基础上变了下形。

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