Day4：数据结构之栈

Posted 2021-09-05 雨轩（小宇）

栈

• 前言
• 1、栈的定义
• 2、栈的基本实现
• • 头文件
  • 1. 初始化
  • 2. 入栈
  • 3. 出栈
  • 4. 获取栈顶元素
  • 5. 检查站中有效个数
  • 6. 检查栈是否为空
  • 7. 销毁栈
• 面试题
• 扩展

目录	目录
顺序表	单链表（不带附加头结点）
双链表（带附加头结点）	栈（顺序表实现）

前言

大家好，上一次我们学习到了双链表，今天我们来学习栈的一些性质和注意事项。

1、栈的定义

1. 栈是一种先进后出并且只能在末端进行插入和删除的线性表。允许插入和删除的一端叫栈顶(top)，而不允许插入和删除的另一端叫栈底(bottom)。
2. 栈一般是用顺序表实现的，因为只考虑在栈顶进行插入和删除，获取也是获取的栈顶元素，不需要考虑其他位置。

2、栈的基本实现

头文件

#pragma once // 防止头文件重复包含
#include<stdio.h>
#include<assert.h> // 断言检查头文件
#include<stdlib.h> // 动态内存函数头文件
#include<stdbool.h> // bool头文件
// 下面是定长的静态栈的结构，实际中一般不实用，所以我们主要实现下面的支持动态增长的栈
//typedef int STDataType;
//#define N 10
//typedef struct Stack
//{
//	STDataType a[N];
//	int top; // 栈顶
//}Stack;
// 支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a; // 指针形式，可以进行扩容
	int top; // 栈顶
	int capacity; // 容量
}Stack;

1. 初始化

void StackInit(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->top = 0;
	ps->capacity = 0;
}

2. 入栈

1. 入栈只能在栈顶入栈，这里实现用的是数组，所以是在数组末尾入栈的。

void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity) // 若顺序表满了，就扩容
	{
		STDataType newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity; // 设置新容量进行扩容
		STDataType* ps1 = (STDataType*)realloc(ps->a, newcapacity * sizeof(STDataType)); // 给指针ps->a 进行扩容
		if (ps1 == NULL) // 检查内存是否分配成功
		{
			perror("realloc"); // 错误报警信息
			exit(-1); // 退出
		}
		ps->a = ps1; // 申请内存成功，赋给ps->a
		ps->capacity = newcapacity; // 容量等于新的容量
	}
	ps->a[ps->top] = data; // 栈顶赋新值
	ps->top++; // 有效个数 +1
}

3. 出栈

1. 出栈也是从栈顶出元素，删除栈顶的元素，既为出栈，在这里依然是删除数组末尾的元素即可，所以实现起来比较简单，直接检查栈是否为空，有效个数 -1 即可。

void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));// 检查栈是否为空
	--ps->top;// 有效个数 -1
}

4. 获取栈顶元素

1. 获取栈顶元素，检查栈是否为空，然后返回栈顶元素（末尾元素）即可。

STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	return ps->a[ps->top - 1];
}

5. 检查站中有效个数

1. 返回top即可。

int StackSize(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

6. 检查栈是否为空

1. 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0。

int StackEmpty(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}

7. 销毁栈

1. 释放 ps->a，防止内存泄漏。

void StackDestroy(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->a) // 检查是否为空，不为空就释放
	{
		free(ps->a); // 防止内存泄漏
	}
	ps->a = NULL; // 置空，防止变成野指针
	ps->top = 0; 
	ps->capacity = 0;
}

面试题

学了栈，可以做一道括号匹配题来检验你是否学会了，链接：有效的括号.

扩展

学到这，想必大家都知道栈是比较简单的线性表，但它是一种最常用和最重要的数据结构，用途是非常广泛的。

例如：

1. 汇编处理程序中的句法识别和表达式计算就是基于栈实现的。
2. 栈还经常使用在函数调用时的参数传递和函数值的返回方面。

下来之后，大家可以自己去了解了解栈的作用哦，这里就不多说了。
源码链接：gitee.

ps：制作不易，记得三连！！！