数据结构---栈的实现-Toy模板网

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文章目录

前言
一、什么是栈？
二、栈的实现
- 1.栈的结构
- 2.栈的接口实现过程
总结

前言

栈（stack）又名堆栈，它是一种运算受限的线性表。限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。这一端被称为栈顶，相对地，把另一端称为栈底。向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈，它是把新元素放到栈顶元素的上面，使之成为新的栈顶元素；从一个栈删除元素又称作出栈或退栈，它是把栈顶元素删除掉，使其相邻的元素成为新的栈顶元素。

一、什么是栈？

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

1.栈的结构

//栈--用数组实现，后进先出
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;//栈元素的下标
	int capacity;//栈元素的个数
}ST;

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。

2.栈的接口

1.初始化

//初始化
void STInit(ST* pst)
{
	assert(pst);
	pst->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);
	if (pst->a == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	pst->capacity = 4;

	//top不同的初始化方式导致了不同的栈顶元素下标的表示
	//1.top初始化为0，则最终top代表栈顶元素的下一个位置的下标
	//2.top初始化为-1，则最终top代表栈顶元素的下标
	pst->top = 0;
}

2. 销毁

//销毁
void STDestroy(ST* pst)
{
	assert(pst);

	free(pst->a);
	pst->a = NULL;
	pst->top = pst->capacity = 0;

}

3. 插入--入栈

//扩容
void CheckCapacity(ST* pst)
{
	assert(pst);

	if (pst->top == pst->capacity)
	{
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc
		(pst->a, sizeof(STDataType) * pst->capacity * 2);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		pst->a = tmp;
		pst->capacity *= 2;
	}
}

//插入数据
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
	assert(pst);
	CheckCapacity(pst);
	pst->a[pst->top] = x;
	pst->top++;
}

插入数据，需要对数组容量进行判断，检测是否需要进行扩容

4. 删除--出栈

//判空
bool STEmpty(ST* pst)
{
	//空的话，返回true
	assert(pst);

	return pst->top == 0;
}


//删除
void STPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	//空的栈，不能删除
	assert(STEmpty(pst) != true);
	pst->top--;
}

删除一般配合判空使用，因为空的栈无法进行删除操作

5. 返回栈顶元素

//返回栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	//空的栈不能返回
	assert(STEmpty(pst) != true);
	STDataType ret = pst->a[pst->top - 1];
	return ret;
}

top不同的初始化方式导致了不同的栈顶元素下标的表示
1.top初始化为0，则最终top代表栈顶元素的下一个位置的下标
2.top初始化为-1，则最终top代表栈顶元素的下标

6.返回元素个数及打印

//返回元素个数
int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);
	//top初始化为0，则最终top代表栈顶元素的下一个位置的下标
	//同时，也代表前面的元素的个数
	return pst->top;
}

//打印
void Print(ST* pst)
{
	while (!STEmpty(pst))
	{
		printf("%d ", STTop(pst));
		STPop(pst);
	}
	printf("\n");

}