数据结构-->栈

简介: 数据结构-->栈

  💕休对故人思故国,且将新火试新茶,诗酒趁年华💕

作者:Mylvzi

文章主要内容:详解链表OJ题

前言:

       前面已经学习过顺序表,链表。他们都是线性表,今天要学习的栈也是一种线性表。那么,什么是栈呢?栈又是如何实现对数据的管理呢,下面进行讲解。

栈的定义:

      栈就是一种只能在栈顶进行元素的添加删除的线性表。具有“后进先出”的特性,就是后面进入的元素反而首先被删除!所以栈的这种结构又被称为LIFO结构(Last In First Out);

       我们可以把栈理解为枪的的弹夹,试想,每次压子弹的时候是不是只能从一端插入?先插入的子弹会被先打出去,子弹装填的过程对应着数据的进入,被称为“入栈”,而子弹的射出,对应着数据的删除,被称为“出栈”

栈的结构:

       我们知道,栈的最大特点就是只能在一端进行数据的添加和删除,那栈应该使用哪种结构来实现呢?是数组,还是链表呢?其实,最常使用的应该是数组。因为数组进行尾部数据的删除更简单!(数组的尾部就相当于栈顶),如果使用单链表,我们要保存上一结点的地址;如果使用双向链表,其结构没有数组简单;而且,数组对缓存的利用率要高于链表!能提高效率!

栈的实现:

       定义栈元素:

//定义栈元素
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
  STDataType* a;//存储数据
  int top;//栈顶
  int capacity;//容量
}ST;

        栈的初始化与删除:

//初始化栈
void STInit(ST* ps)
{
  assert(ps);
  ps->a = NULL;
  ps->top = 0;//代表栈顶下一个位置
  ps->capacity = 0;
}
//删除栈
void STDestroy(ST* ps)
{
  assert(ps);
  free(ps->a);
  ps->a = NULL;
  ps->top = 0;
  ps->capacity = 0;
}

       入栈和出栈

//入栈
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
  assert(ps);
  //栈满要扩容
  if (ps->top == ps->capacity)
  {
    //要考虑最开始top == capacity为0的情况
    //使用了三目运算符:为0,则新的容量值为4;不为0,新的容量值为原来的2倍
    int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
    STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType)*newcapacity);
    if (tmp == NULL)
    {
      perror("realloc");
      exit(-1);
    }
    //重新赋值
    ps->a = tmp;
    ps->capacity = newcapacity;
  }
  ps->a[ps->top] = x;
  ps->top++;
}
//出栈
void STPop(ST* ps)
{
  assert(ps);
  //空
  assert(ps->a);
  ps->top--;//不需要管原来数据,直接让栈顶向前移动
}

       返回栈顶元素:

//返回栈顶元素
STDataType STTPop(ST* ps)
{
  assert(ps);
  assert(ps->a);
  //设置的top位最后一个元素的下一个位置
  return ps->a[ps->top - 1];
}

       计算元素个数和判断是否为空栈

//计算有效值个数
int STSize(ST* ps)
{
  assert(ps);
  //top就是栈内的数据个数
  return ps->top;
}
//判断是否为空栈
bool STEmpty(ST* ps)
{
  assert(ps);
  return ps->top == 0;
}

        总结:

       大家刚接触栈可能很疑惑栈的应用场景有哪些呢?举个例子,在我们上网时在某个网页遇到了一个吸引人的链接,你忍不住好奇心,点了进去,发现是不良网站,你想退到你原先浏览的界面,这是你就可以点击浏览器上方的后退键,就自动退回到原先的浏览界面。其实在这个过程中,一个一个的网页被“入栈”,你进去的不良网站就是栈顶元素,后退键其实是实现了“出栈”的一个过程;

       再比如画图软件中的“撤销”操作,本质上也是进行了“出栈”的操作;所以,栈的应用还是很广泛的,其他应用还需要大家自己摸索!

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