栈的介绍与实现

Posted 2021-07-25 可乐不解渴

栈的概念

栈的概念

栈是限定仅在表的一端进行插入和删除操作的线性表，允许插入和删除的一端称为栈顶(stack top)，另一端称为栈底(stack bottom),不含任何数据元素的栈称为空栈。
压栈：栈的插入操作叫做 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）
换言之，任何时刻出栈或入栈的元素都只能是栈顶元素，即最后入栈者最先出栈，所以栈中元素除了具有线性关系外，还具有后进先出(last int first out)的特性。

栈的结构

栈的实现

栈的初始化

首先，我们需要创建一个栈，这个结构体需要包括栈的基本属性(栈顶、栈的容量)。
这里我们运用顺序表来实现栈。

typedef int StackDataType;	//这里我们以整形为例，如需其他类型，可自行更换
typedef struct Stack
{
	StackDataType* _array;	//动态数组
	int _top;			//栈顶下标
	int	_capacity;		//容量大小
}stack;

然后，我们需要使用一个函数来对这个刚创建的栈进行初始化。

//栈---动态数组的初始化
void StackInit(stack* pst)
{
	assert(pst != NULL);
	pst->_array = (StackDataType*)malloc(sizeof(StackDataType) * 4);
	if (pst->_array == NULL)
	{
		printf("初始化失败\\n");
		exit(-1);
	}
	pst->_capacity = 4;			//这里我们默认初始化栈的容量为4
	pst->_top = 0;
}

栈的销毁

既然有初始化，那就一定会有销毁。 由于我们的栈是由动态数组开辟实现的，所以我们需要把这个动态数组给释放掉，防止内存泄漏。

//销毁
void StackDestory(stack* pst)
{
	free(pst->_array);
	pst->_array = NULL;
	pst->_top = 0;
	pst->_capacity = 0;
}

判断栈是否为空

如果栈中元素为空，返回true；否则返回false

//判空
//返回true是空，返回false为非空
bool StackEmpty(stack* pst)
{
	assert(pst != NULL);
	if (pst->_top == 0)
	{
		return true;
	}
	return false;
}

获取栈中数据的个数

int StackSize(stack* pst)
{
	assert(pst != NULL);
	return pst->_top;
}

获取栈顶元素

因为_top这个位置指向的是栈顶的下一个，所以_top-1指向的是栈顶。

StackDataType StackTop(stack* pst)
{
	assert(pst != NULL);
	assert(pst->_top > 0);
	return pst->_array[pst->_top - 1];
}

入栈

想要入栈首先先判断我们的栈是否已满，如果容量已满，我们需要对起扩容，在把元素入栈。

//入栈
void StackPush(stack* pst, const StackDataType x)
{
	assert(pst != NULL);
	if (pst->_top == pst->_capacity)
	{
		pst->_capacity *= 2;	//扩充容量至原来的二倍
		StackDataType* temp = (StackDataType*)realloc(pst->_array, sizeof(StackDataType) * pst->_capacity);
		if (temp == NULL)	//如果扩容失败则退出程序
		{
			printf("扩容失败\\n");
			exit(-1);
		}
		else
		{
			pst->_array = temp;
		}
	}

	pst->_array[pst->_top] = x;
	pst->_top++;
}

出栈

出栈我们首先要判断栈中是否还有元素，才能把栈中的元素进行弹出。

//出栈
void StackPop(stack* pst)
{
	assert(pst != NULL);
	assert(pst->_top > 0);
	--pst->_top;
}