栈的顺序存储结构实现

栈的顺序存储结构实现

用数组来实现栈，首先定义栈类型SqStack，里面有两个指针，一个指向栈底，这个栈底初始化后将被指向数组指针，即第一个数组元素。而另一个一个指针指向栈顶，随着新元素不断被push进来，栈顶指针不断往上涨如何判断满栈了呢，那就要用到SqStack里面的第三个元素stacksize，它指明占空间的大小，即让top指针减去base指针的差去和stacksize比较，如果大于栈空间，则需要重新分配数组大小。同样对于栈的pop则将栈顶元素索取出来并让top减1，如下图所示，top的位置总是数据的上面，所以栈顶的数据应该是top-1。先检测top是否和base相等，因为这是空栈的条件，如果不等，则top必然在base上面，且栈不为空，top-1的位置就当然是栈顶的元素位置。对于获取栈中的数据长度，就是让top-base就可以了。
图示：栈的状态示意图

示例代码

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

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

typedef int Status;
typedef int SElemType;

#define STACK_INIT_SIZE 100
#define STACK_INCREMENT 10

typedef struct 
{
    SElemType *base; /* 在栈构造之前和销毁之后，base值为NULL */
    SElemType *top;  /* 栈顶指针 */
    int stacksize;   /* 当前已分配的存储空间，以元素为单位 */
}SqStack;

/* 构造一个空战 */
Status InitStack(SqStack *S)
{
    (*S).base = (SElemType*)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));
    if(!(*S).base) 
        return ERROR;
    (*S).top = (*S).base;
    (*S).stacksize = STACK_INIT_SIZE;
    return OK;
}

/* 销毁栈S，S不再存在 */
Status DestoryStack(SqStack *S)
{
    if(!(*S).base)
        return ERROR;
    free((*S).base);
    (*S).base = NULL;
    (*S).top = NULL;
    (*S).stacksize = 0;
    return OK;
}

/* 把栈S置为空栈 */
Status ClearStack(SqStack *S)
{   
    if(!(*S).base)
        return ERROR;
    (*S).top = (*S).base;
    return OK;
}

/* 如果栈为空则返回TRUE，否则返回FALSE */
Status StackEmpty(SqStack *S)
{
    if(!(*S).base)
        return ERROR;
    if((*S).top == (*S).base)
        return TRUE;
    else 
        return FALSE;
}

/* 返回栈的长度 */
int StackLength(SqStack *S)
{
    if(!(*S).base)
        return ERROR;
    return (*S).top - (*S).base;
}

/* 若栈不为空，则用e返回S的栈顶元素，并返回OK,否则返回ERROR */
Status GetTop(SqStack *S, SElemType *e)
{
    if(!(*S).base || (*S).top == (*S).base) 
        return ERROR;
    *e = *((*S).top-1);
    return OK;
}

/* 插入元素e为新的栈顶 */
Status Push(SqStack *S, SElemType e)
{
    if( (*S).top - (*S).base >= (*S).stacksize ) { /* 栈满，追加存储空间 */
        SElemType * ptr = (SElemType *)realloc( (*S).base,
            ((*S).stacksize + STACK_INCREMENT)*sizeof(SElemType) );
        if(!ptr)
            return ERROR;
        (*S).base = ptr;
        (*S).top = (*S).base + (*S).stacksize; /* top重新指向新的地址 */
        (*S).stacksize += STACK_INCREMENT;
    }
    *((*S).top) = e;
    (*S).top++;
    return OK;    
}

/* 若栈不空，则弹出栈顶元素，用e保存返回值 */
Status Pop(SqStack *S,SElemType *e)
{
    if((*S).top == (*S).base) /* 栈空了 */
        return ERROR;
    *e = *((*S).top-1);
    (*S).top--;
    return OK;
}

/* 从栈顶往下打印栈中的数据 */
void printSqStack(SqStack *S)
{
    SElemType * p = (*S).top;
    while (p != (*S).base) {
        printf("%d ",*(p-1));
        p--;
    }
    printf("\n");
}

int main()
{
    SqStack S;
    SqStack * pS = &S;
    SElemType e;

    // 初始化栈
    InitStack(pS);
    
    // push 测试
    for(int i=1;i<=110;i++) {
        Push(pS,i);
    }

    // 获取栈长度测试
    printf("len %d\n",StackLength(pS));

    // 弹出栈顶 
    Pop(pS,&e);
    printf("pop %d\n",e);

    // 打印栈测试
    printSqStack(pS);

    // 获取栈顶测试
    GetTop(pS,&e);
    printf("top %d\n",e);

    // 销毁测试
    DestoryStack(pS);
    printf("\nreturn 0\n");
}