栈(C语言实现)

简介: 栈(C语言实现)

1.栈的概念

栈:一种特殊的线性表,其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为栈顶,另一端称为栈底,栈中的数据元素遵守 后进先出LIFO(Last In First Out) 的原则

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2.栈的结构

由于栈后进先出的特点,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小。实现类似于顺序表,结构包括一个数组指针,指向存储数据的数组,再就是一个指向栈顶的指针,因为压栈时如果栈满了需要动态开辟空间,所以这里还需要定义一个容量

//数据类型
typedef int STDataType;
//栈信息结构
typedef struct Stack
{
  STDataType* a;//数组
  int top;// 初始为0,表示栈顶位置下一个位置的下标
  int capacity;// 容量
}ST;

图示:

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3.接口实现

3.1初始化栈

数组指针a置空,同时开辟出起始空间容量,并将栈顶初始化为0,这里栈顶也可以初始化为-1,如果初始化为0,取栈顶就是取下标为top-1位置处的元素,如果初始化为-1,取栈顶就是取的下标为top位置处的元素

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//初始化栈
void StackInit(ST* ps)
{
  assert(ps);
  //开辟起始空间
  ps->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);
  if (ps->a == NULL)//判断开辟成功
  {
    perror("malloc fail");
    exit(-1);
  }
  ps->top = 0;
  ps->capacity = 4;//初始容量
}

3.2判断栈是否为空

根据前面的初始化,如果top指针在下标为0的位置栈就为空,返回其布尔值即可

//判断栈是否为空
bool StackEmpty(ST* ps)
{
  assert(ps);
  //返回top指针是否在下标为0的位置
  return ps->top == 0;
}

3.3压栈(入栈)

首先要考虑扩容问题,避免空间不够还要压栈,这里断言ps是为了防止人为不小心传空,然后将数据放入下标为top的位置,再将top++后移一个位置即可,此时栈顶的下标top代表的就是栈中数据的个数

//压栈(入栈)
void StackPush(ST* ps, STDatatype x)
{
  assert(ps);
  // 判断扩容
  if (ps->top == ps->capacity)
  {
    STDatatype* tmp = (STDatatype*)realloc(ps->a, ps->capacity * 2 * sizeof(STDatatype));
    if (tmp == NULL)//判断开辟成功
    {
      perror("realloc fail");
      exit(-1);
    }
    ps->a = tmp;
    ps->capacity *= 2;
  }
  //先将top位置放入数据,再将top++后移
  ps->a[ps->top] = x;
  ps->top++;
}

3.4出栈

首先断言栈为空的情况,栈空不能出栈,然后出栈操作只需要将top指针减一改变栈顶位置为原栈顶的下一个元素即可,这里不需要将原栈顶置零,后面再进行压栈操作时自然会将其覆盖掉

//出栈
void StackPop(ST* ps)
{
  assert(ps);
  //断言栈为空
  assert(!StackEmpty(ps));
  //栈顶下标后移一位
  ps->top--;
}

3.5查看栈顶元素

首先断言栈为空的情况,栈为空无栈顶元素,然后将下标为top-1的栈顶元素返回即可

//查看栈顶元素
STDatatype StackTop(ST* ps)
{
  assert(ps);
  //断言栈为空
  assert(!StackEmpty(ps));
  //返回栈顶元素
  return ps->a[ps->top - 1];
}

3.6统计栈内元素个数

栈顶的下标top代表的就是栈中数据的个数,将其返回即可

//统计栈内元素个数
int StackSize(ST* ps)
{
  assert(ps);
  //返回栈顶下标
  return ps->top;
}

3.7销毁栈

销毁栈我们直接释放掉存储栈的数组,再将数组指针置空(避免野指针),最后将栈顶指针和容量置零即可

//销毁栈
void StackDestroy(ST* ps)
{
  assert(ps);
  //释放数组
  free(ps->a);
  ps->a = NULL;//置空
  ps->top = ps->capacity = 0;//置零
}

栈的实现到这里就介绍结束了,期待大佬们的三连!你们的支持是我最大的动力!

文章有写的不足或是错误的地方,欢迎评论或私信指出,我会在第一时间改正。

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