数据结构——关于栈

迷迭所归处

发布于 2024-11-19 17:04:50

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1.栈

1.1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的原则

比如：羽毛球桶，弹夹等等 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

2. 动态栈的实现

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

Stack.h

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>

typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;//指向数组的指针，命名为a
	int top;// 栈顶
	int capacity; // 容量
}ST;


// 初始化栈
void StackInit(ST* pst);

// 销毁栈
void StackDestroy(ST* pst);

// 入栈
void StackPush(ST* pst, STDataType x);


// 出栈
void StackPop(ST* pst);


// 获取栈顶元素top
STDataType StackTop(ST* pst);


// 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(ST* pst);


// 获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* pst);

Stack.c

初始化栈

// 初始化栈
void StackInit(ST* pst)
{
	assert(pst);
	pst->a = NULL;

	// top为-1直接指向栈顶元素
	// pst->top = -1;

	//top为0直接指向栈顶元素的下一个位置
	pst->top = 0;
	pst->capacity = 0;
}

如：

销毁栈

// 销毁栈
void StackDestroy(ST* pst)
{
	assert(pst);
	free(pst->a);
	pst->a = NULL;
	pst->top = pst->capacity = 0;
}

入栈/插入

// 入栈/插入
void StackPush(ST* pst, STDataType x)
{
	assert(pst);
	//扩容
	if (pst->top == pst->capacity)
	{
		//如果capacity为0，则初始化给4，如果不为0，则原来的空间*2
		int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, newcapacity * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		pst->a = tmp;
		pst->capacity = newcapacity;
	}
	pst->a[pst->top] = x;//放数据
	pst->top++;
	//如果是给与-1则是先top++再放数据
}

出栈/删除

// 出栈/删除
void StackPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(pst->top > 0);
	pst->top--;
}

获取栈顶元素top

// 获取栈顶元素top
STDataType StackTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(pst->top > 0);

	return pst->a[pst->top - 1];
}

判断栈是否为空

// 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(ST* pst)
{
	assert(pst);
	//如果初始化为-1则是 pst->top+1 == 0;
	return pst->top == 0;
}

获取栈中有效元素个数

// 获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* pst)
{
	assert(pst);
	//因为top为0接指向栈顶元素的下一个位置，所以在这里相当于size
	return pst->top;
}

3.全部代码

1.Stack.c

#include "Stack.h"

 
// 初始化栈
void StackInit(ST* pst)
{
	assert(pst);
	pst->a = NULL;

	// top为-1直接指向栈顶元素
	// pst->top = -1;

	//top为0直接指向栈顶元素的下一个位置
	pst->top = 0;
	pst->capacity = 0;
}

// 销毁栈
void StackDestroy(ST* pst)
{
	assert(pst);
	free(pst->a);
	pst->a = NULL;
	pst->top = pst->capacity = 0;
}

// 入栈/插入
void StackPush(ST* pst, STDataType x)
{
	assert(pst);
	//扩容
	if (pst->top == pst->capacity)
	{
		//如果capacity为0，则初始化给4，如果不为0，则原来的空间*2
		int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, newcapacity * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		pst->a = tmp;
		pst->capacity = newcapacity;
	}
	pst->a[pst->top] = x;//放数据
	pst->top++;
	//如果是给与-1则是先top++再放数据
}


// 出栈/删除
void StackPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(pst->top > 0);
	pst->top--;
}


// 获取栈顶元素top
STDataType StackTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(pst->top > 0);

	return pst->a[pst->top - 1];
}


// 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(ST* pst)
{
	assert(pst);
	//如果初始化为-1则是 pst->top+1 == 0;
	return pst->top == 0;
}


// 获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* pst)
{
	assert(pst);
	//因为top为0接指向栈顶元素的下一个位置，所以在这里相当于size
	return pst->top;
}

2.Test.c

#include"Stack.h"
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
//
//int main()
//{
//	// 原地扩容
//	// 异地扩容
//	int* p1 = (int*)malloc(8);
//	printf("%p\n", p1);
//
//	int* p2 = (int*)realloc(p1, 80);
//	printf("%p\n", p2);
//
//	free(p2);
//
//
//	int i = 0;
//	int ret1 = ++i;
//
//	int ret2 = i++;
//
//
//
//	return 0;
//}



//int main()
//{
//	ST s;
//	STInit(&s);
//	STPush(&s, 1);
//	STPush(&s, 2);
//	STPush(&s, 3);
//	STPush(&s, 4);
//
//	printf("%d\n", STTop(&s));
//	STPop(&s);
//	printf("%d\n", STTop(&s));
//	STPop(&s);
//	STPop(&s);
//	STPop(&s);
//	STPop(&s);
//
//	//printf("%d\n", STTop(&s));
//
//	STDestroy(&s);
//
//	return 0;
//}

int main()
{
	// 入栈：1 2 3 4
	// 出栈：4 3 2 1  /  2 4 3 1
	ST s;
	STInit(&s);
	STPush(&s, 1);
	STPush(&s, 2);

	printf("%d ", STTop(&s));
	STPop(&s);

	STPush(&s, 3);
	STPush(&s, 4);

	while (!STEmpty(&s))
	{
		printf("%d ", STTop(&s));
		STPop(&s);
	}

	STDestroy(&s);
}

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