【数据结构】栈的实现

简介: 栈:是一种特殊的线性表,其只允许在固定的一端进行插入与删除操作。进行数据的插入和删除的一端称为栈顶,另一端称为栈底。

💯💯💯


本篇主要利用数组来实现栈,对于栈的各种操作都作详细介绍,压栈,出栈以及获取栈中元素的操作都是学习栈的必备知识,快来学起来吧!!!


c69669d21df244c787cce5637d52a15b.png93b6b88196fc441280b30d36273d8606.gif


©Ⅰ.栈的概念及结构


栈:是一种特殊的线性表,其只允许在固定的一端进行插入与删除操作。


进行数据的插入和删除的一端称为栈顶,另一端称为栈底。


栈遵循先进后出,后进先出的原则。


压栈:栈的插入操作叫做压栈/入栈/进栈,在栈顶实现


出栈:栈的删除操作叫做出栈。也在栈顶实现。


入栈


891f522e7e53440abd56006978eefe80.png


出栈


b64effda4d654aab994a7a3fde3dcf03.png


8c4adc70e0e04148ad19434b2c444dea.png


©Ⅱ.栈的实现


栈的实现一般可以使用数组或者链表实现,相对而言数组的结构实现更优一些,因为数组在尾上插入数据的代价比较小。


6c26f7bd7bf44301ab2cc8000d2232f6.png


//下面是定长的静态栈的结构,实际中一般不用,因为不能扩大容量,所以我们主要实现下面的支持动态增长的栈
#define N 10
typedef int STData;
struct stack1
{
  int arr[N];//静态数组
  int top;//栈顶
}ST;
//支持动态增长的栈结构
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
typedef int STData;//重定义栈使用的数据,如果栈使用的数据不是int类型那么可以通过修改这里从而修改栈的使用数据类型
typedef struct Stack
{
  int* a;//指向一个数组的指针
  int top;//栈顶
  int capicty;//数组容量
}ST;//重命名为ST
//初始化栈表
void STInit(ST*ps);
//销毁栈表
void STDestroy(ST* ps);
//压栈,在栈顶压入一个元素
void STpush(ST* ps,STData x);
//出栈,在栈顶弹出一个元素。
void STpop(ST* ps);
//访问栈顶元素
//获取栈有效数据的大小
int STSize(ST* ps);
STData STTop(ST* ps);
//检查栈是否为空,如果为空返回值为非0,如果是假则返回0;
int STSize(ST* ps);


2.1栈的初始化


因为该数组是动态数组,可以增容,一开始我们可以给数组一定的容量,当数组元素个数等于容量时再进行扩容即可。


不过要注意的是top值应该初始化为几呢?


如果初始化为0,那a[top]表示的是有元素还是没有元素呢?


如果初始化为0的化,那top就表示指向栈顶元素下一个位置的地方。


而如果初始化为-1,那才表示的是栈顶元素的位置。一开始没有元素,top为-1,当有元素压栈进来后,top++,变成0,a[top]上就存在元素了。


两中表示方法都可以,但 要注意表示一种就要一种按照该逻辑进行。


void STInit(ST* ps)//初始化栈表
{
  assert(ps);//判断结构体指针不为NULL;
  //一上来可以给栈表初始化容量
  ps->a = (STData*)malloc(sizeof(STData) * 4);
  if (ps->a == NULL)//判断是否开辟成功
  {
    perror("malloc");
  }
  //初始话容量为4
  ps->capicty = 4;
  ps->top = 0;//top=0 表示的是指向栈顶元素的下一个位置
  //top如果为-1,则表示栈顶元素的位置
}


2.2压栈


在元素入栈之前我们需要考虑是否栈空间已满,而需要进行扩容。


所以一开始我们就需要将扩容操作写下。


每次扩容两倍。容量的大小随之改变。


还要注意的是,当入栈后,top是要进行++,然后top就是指向栈顶元素下一个位置的地方了。


void STpush(ST* ps, STData x)//压栈,在栈顶压入一个元素--在压入之前也要考虑是否需要增容
{
    assert(ps);//断言判断
  if (ps->top == ps->capicty)//当数组元素等于容量时
  {
    //增容
    STData* tmp = (STData*)realloc(ps->a, sizeof(STData) * ps->capicty * 2);
    if (tmp == NULL)
    {
      perror("realloc");
    }
    ps->a = tmp;//将扩容的空间赋给a
    ps->capicty *= 2;//数组的容量也随之变大
  }
  ps->a[ps->top] = x;//将元素压入栈顶,一开始top是0,当元素进去后,再让top指向该栈顶元素后一个位置
  ps->top++;
}


2.3出栈


在删除数据之前我们需要考虑栈空间里还有没有数据可以删除,当栈空间里没有数据可删,那就立刻停止。


所以我们首先需要对栈进行检查是否为空。


当栈为空时返回非0,不为空时返回0;


int STEmpty(ST* ps)
{
  assert(ps);
  return ps->top == 0;
}


而删除数据的操作我们只要让top–即可,不需要释放空间。


void STpop(ST* ps)//出栈,在栈顶弹出一个元素。
{
  assert(ps);
  //删除元素之前要检查栈表是否还有元素可删
  assert(!STEmpty(ps));//当栈表为NULL是断言
  ps->top--;
}


2.4获取栈顶元素


获取栈顶元素也就是top所指向的元素,但要注意每次压入一个数据后top都会++,所以最后top是多加了一次,要想访问最后一个元素也就是栈顶元素需要top-1;


STData STTop(ST* ps)//访问栈顶元素
{
  assert(ps);//断言判断
  return ps->a[ps->top - 1];//top-1的位置才是栈顶元素
}


2.5获取栈中有效元素的个数


其实top的数值大小就是栈中有效元素的个数,一开始top为0,表中没有元素,当有元素时,top就进行++,有一个加一次,有一个加一次,所以最后栈中有效元素的个数就是top的数值


int STSize(ST* ps)//计算栈表长度
{
  assert(ps);//断言判断
  return ps->top;
  //top的长度就是栈表的长度
}


2.6销毁栈


将栈销毁掉也就是让数据都归还操作系统。

开辟的空间需要释放,定义的变量需要置0;


void STDestroy(ST* ps)//销毁栈表
{
  assert(ps);//断言判断
  free(ps->a);//释放数值空间
  ps->a = NULL;//并手动置NULL
  ps->capicty = 0;//置0
  ps->top = 0;
}


2.7栈的"打印"


栈是不能进行打印的,因为栈要求数据后入的要先出,而打印的顺序是先入先出。


想要让栈的数据展现出来,那就要按照它的特点,我们先打印栈顶元素,打印完再将栈顶元素出栈,再打印新的栈顶元素,再出栈,知道栈变成空为止。


void test()
{
  ST p;
  STInit(&p);
  STpush(&p, 1);
  STpush(&p, 2);
  STpush(&p, 3);
  STpush(&p, 4);
  STpush(&p, 5);
  printf("%d\n", STSize(&p));//获得栈中有效元素的个数
  while (!STEmpty(&p))
  {
    printf("%d ", STTop(&p));//将栈的数据展现出现,要求先进后出,后进先出
    STpop(&p);
  }
  STDestroy(&p);
}

9943bc01b670454192ab574b29c33eb1.png


1784451f0a0845b286be23ea554c0097.gif

相关文章
|
19天前
|
C语言
【数据结构】栈和队列(c语言实现)(附源码)
本文介绍了栈和队列两种数据结构。栈是一种只能在一端进行插入和删除操作的线性表,遵循“先进后出”原则;队列则在一端插入、另一端删除,遵循“先进先出”原则。文章详细讲解了栈和队列的结构定义、方法声明及实现,并提供了完整的代码示例。栈和队列在实际应用中非常广泛,如二叉树的层序遍历和快速排序的非递归实现等。
97 9
|
10天前
|
存储 算法
非递归实现后序遍历时,如何避免栈溢出?
后序遍历的递归实现和非递归实现各有优缺点,在实际应用中需要根据具体的问题需求、二叉树的特点以及性能和空间的限制等因素来选择合适的实现方式。
19 1
|
12天前
|
存储 算法 Java
数据结构的栈
栈作为一种简单而高效的数据结构,在计算机科学和软件开发中有着广泛的应用。通过合理地使用栈,可以有效地解决许多与数据存储和操作相关的问题。
|
15天前
|
存储 JavaScript 前端开发
执行上下文和执行栈
执行上下文是JavaScript运行代码时的环境,每个执行上下文都有自己的变量对象、作用域链和this值。执行栈用于管理函数调用,每当调用一个函数,就会在栈中添加一个新的执行上下文。
|
17天前
|
存储
系统调用处理程序在内核栈中保存了哪些上下文信息?
【10月更文挑战第29天】系统调用处理程序在内核栈中保存的这些上下文信息对于保证系统调用的正确执行和用户程序的正常恢复至关重要。通过准确地保存和恢复这些信息,操作系统能够实现用户模式和内核模式之间的无缝切换,为用户程序提供稳定、可靠的系统服务。
46 4
|
1月前
|
算法 程序员 索引
数据结构与算法学习七:栈、数组模拟栈、单链表模拟栈、栈应用实例 实现 综合计算器
栈的基本概念、应用场景以及如何使用数组和单链表模拟栈,并展示了如何利用栈和中缀表达式实现一个综合计算器。
31 1
数据结构与算法学习七:栈、数组模拟栈、单链表模拟栈、栈应用实例 实现 综合计算器
|
21天前
|
算法 安全 NoSQL
2024重生之回溯数据结构与算法系列学习之栈和队列精题汇总(10)【无论是王道考研人还是IKUN都能包会的;不然别给我家鸽鸽丢脸好嘛?】
数据结构王道第3章之IKUN和I原达人之数据结构与算法系列学习栈与队列精题详解、数据结构、C++、排序算法、java、动态规划你个小黑子;这都学不会;能不能不要给我家鸽鸽丢脸啊~除了会黑我家鸽鸽还会干嘛?!!!
|
1月前
初步认识栈和队列
初步认识栈和队列
60 10
|
1月前
数据结构(栈与列队)
数据结构(栈与列队)
20 1
|
1月前
|
算法
数据结构与算法二:栈、前缀、中缀、后缀表达式、中缀表达式转换为后缀表达式
这篇文章讲解了栈的基本概念及其应用,并详细介绍了中缀表达式转换为后缀表达式的算法和实现步骤。
46 3

热门文章

最新文章

下一篇
无影云桌面