数据结构--栈(概念&实现)

Posted 2021-05-24 水澹澹兮生烟.

1.概念–栈

他是一种特殊的线性表，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之为栈顶，另一端称之为栈底，栈中的元素遵循后进先出LIFO(Laat In First Out)的原则。
在这里要注意的一点:栈不可以进行遍历。

2.结构–栈

压栈:站的插入操作较进栈/压栈
出栈：栈的删除操作叫出栈
入的数据在栈顶，出的数据也在栈顶。

3.栈的特性

后进先出

4.概念区分

几个概念的区分	区别
堆/栈	指的是一块特殊的内存空间，该内存空间中保存的都是与函数调用相关的一些信息，该空间设计的时候与数据结构中栈的特性一直
栈帧	函数在调用时都需要在栈内存中分配各自运行时候要用到的空间 ，给每个函数分配的空间我们将之称为–栈帧，它实际就是一种结构，该结构中保存的时函数调用相关的一些信息：参数，局部变量，一些寄存器信息，返回时需要用到的信息
栈和队列	特指的时一种数据结构，特性时后进先出

5.栈的使用：递归转循环时可用栈

举个栗子：将一个链表将其逆置打印。
1.递归

void printListRvs(node* head){
	if (head){
		printListRvs(head->next);
		printf("%d-->", head->data);
	}

有些递归的问题本身就是迭代的问题。我们发现，递归调用的特点和栈的特点相似。在这里我们可以将其用栈来实现，先将链表的每一个结点的值进行压栈，等遍历结点结束，然后在将栈内的数据一个个出栈。
2.循环

void printlsitr(node* head){
	node* cur = head;
	stack s;
	stackInit(&s);
	while (cur){//将链表里的结点的值保存在栈里
		stackpush(&s, cur);
		cur = cur->next;
	}
	while (stackempty(&s)){
		cur = stacktopdata(&s);//得到栈顶的值
		print(cur->data);
		stackpop(&s);//出栈
	}
	destortstack(&s);
	
}

6.栈的实现

1.stack.h 头文件

#pragma once

typedef int DType;
//定义栈的结构
typedef struct stack{
	DType* array;
	int capacity;//栈的大小
	int size;//栈中有多少个元素;可以用来表示栈顶
}stack;



//栈的初始化
void stackInit(stack* p);
//入栈
void stackpush(stack* p, DType data);
//出栈
void stackPop(stack* p);
//获取栈的元素个数
int stacksize(stack* p);
//判空
int stackempty(stack* p);
//获取栈顶元素
DType stacktopdata(stack* p);
//销毁
void stackDestroy(stack* p);
//扩容
void checkCapcity(stack* p);
//测试
void stacktest(stack* p);

2.各个函数的实现
a.栈的初始化

void stackInit(stack* p)
{
	assert(p);
	p->array = (DType*)malloc(sizeof(DType)* 3);//初始时，给3个空间，这样用户可以少传参数
	//检测是否申请成功
	if (NULL == p->array){
		assert(0);
		return;
	}


	p->capacity = 3;
	p->size = 0;
}

b.入栈

void stackpush(stack* p, DType data)
{
	assert(p);
	//要检测是否需要扩容
	checkCapcity(p);

	p->array[p->size] = data;
	p->size += 1;
}

c.出栈

void stackPop(stack* p)
{
	assert(p);
	//判断栈是否为空
	if (stackempty(p)) return;
	p->size--;
}

d.获取栈的元素个数

int stacksize(stack* p){
	assert(p);
	return p->size;
}

e.判空

int stackempty(stack* p){
	assert(p);
	return 0 == p->size;
}

f.获取栈顶元素

DType stacktopdata(stack* p){
	assert(p&&!(stackempty(p)));
	//在这里不可以用if，因为栈是空时，要获取top元素，是非法操作
	return p->array[p->size-1];
}

g.销毁

void stackDestroy(stack* p){
	assert(p);
	if (p->array!=NULL) {
		free(p->array);
		p->array = NULL;
		p->capacity = 0;
		p->size = 0;
	}
}

h.扩容

void checkCapcity(stack* p){
	if (p->size == p->capacity)//表明此时没有空间
	{
		p->array = (DType*)realloc(p->array, sizeof(DType)*p->capacity*2);
		//扩容完成后，检查是否成功
		if (NULL == p->array){
			assert(0);
			return ;
		}
		p->capacity *= 2;
	}
	
}