数据结构与算法—栈stack

Posted 2023-03-06 为了维护世界和平_

目录

栈

栈的复杂度

空间复杂度O(1)

时间复杂度O(1)

栈的应用

1、栈在函数调用中的应用；

2、栈在求表达式的值的应用：

栈的实现

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栈

        后进先出，先进后出，只允许在一端插入和删除

从功能上，数组和链表可以代替栈。特定的数据结构是对特定场景的抽象，而且数组或链表暴露接口过多，自然容易出错。

符合先进后出特性的数据，可以使用栈

栈的形式

• 1、顺序栈 数组实现
• 2、链式栈 链表实现

栈的复杂度

空间复杂度O(1)

        出栈和入栈只需要两个临时变量存储空间，空间复杂度O(1),存n个数据，不能说时间复杂度O(n)，因为n个空间是必须的。出来原本的空间，算法还需要额外的存储空间

时间复杂度O(1)

        时间复杂度 O(1)，插入在满的时候会退化O(n)，平摊也是O(1)

动态扩容的栈

栈满，申请更大数组，将原来数据搬到新数组中。

栈的应用

1、栈在函数调用中的应用；

        为什么函数调用要用“栈”来保存临时变量呢？用其他数据结构不行吗？ 其实，我们不一定非要用栈来保存临时变量，只不过如果这个函数调用符合后进先出的特性，用栈这种数据结构来实现，是最顺理成章的选择。

        从调用函数进入被调用函数，对于数据来说，变化的是什么呢？是作用域。所以根本上，只要能保证每进入一个新的函数，都是一个新的作用域就可以。而要实现这个，用栈就非常方便。在进入被调用函数的时候，分配一段栈空间给这个函数的变量，在函数结束的时候，将栈顶复位，正好回到调用函数的作用域内。

2、栈在求表达式的值的应用：

编译器通过两个栈来实现。一个存值，一个存操作数。

比较运算符栈顶元素的优先级，高则将当前运算符压如栈；低或者相同，从运算符栈中取出栈顶运算符。从操作数中取出两个数，进行计算，计算后再将结果压入操作数栈，继续比较。

栈的实现

typedef struct _array_stack

        int size;
        int pos;
        int *array;
arrayStack;   

arrayStack *arrayStack_create(int size)

        arrayStack *pStack = NULL;
        pStack = (arrayStack *)malloc(sizeof(arrayStack));
        if(pStack == NULL)
                return NULL;

        pStack->size = size;
        pStack->pos = -1;
        pStack->array = (int *)malloc(sizeof(int)*size);
        if(pStack->array ==NULL)
        
                free(pStack);
                return NULL;
        
        return pStack;


     

int arrayStack_pop(arrayStack *pStack)

        int data = 0;
        if(arrayStack_is_empty(pStack))
        
                return -1;
        
        data = pStack->array[pStack->pos];
        pStack->pos--;
        return data;

int arrayStack_push(arrayStack *pStack,int data)

        if(arrayStack_is_full(pStack))
                return;
        pStack->pos++;
        pStack->array[pStack->pos] = data;

        return 0;