数据结构-栈的实现

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。

2.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。

 2.1定义一个动态栈

typedef int STDataType;

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

2.2栈的初始化

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

}

2.3栈的销毁

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

2.4数据进栈

数据进栈的话首先要考虑一下是否需要扩容，所以先判断一下top是否等于capacity，如果满了的话再判断一下capacity是否是第一次扩容，如果是的话则扩容至4，不是的话则扩2倍，再对空间进行扩容，这里巧妙地利用了realloc这个库函数，因为如果需要扩容的这个空间是0，则相当于是malloc，扩容完之后就将数据放进top这个位置，然后再将top++，这样才会使得top一直是栈顶元素的下一个位置。

void STPush(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)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	 }
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}

2.5数据出栈

先保证这个栈不是空的，top>0才有数据可以出。出栈直接top--就行了。

void STPop(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	//空
	assert(ps->top > 0);
	--ps->top;
}

2.6栈的数据个数

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

2.7判断栈是否为空

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

2.8获取栈顶元素

这里需要注意一下，栈顶元素的位置是top-1.

STDataType STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);
	return ps->a[ps->top - 1];
}

---

完整代码

Stack.h:

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

typedef int STDataType;

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

void STInit(ST* ps);
void STDestroy(ST* ps);
void STPush(ST* ps,STDataType x);
void STPop(ST* ps);
int STSize(ST* ps);
bool STEmpty(ST* ps);
STDataType STTop(ST* ps);

Stack.c:

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

}
void STDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}
void STPush(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)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	 }
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}
void STPop(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	//空
	assert(ps->top > 0);
	--ps->top;
}
int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}
bool STEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}

STDataType STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);
	return ps->a[ps->top - 1];
}