【栈】数据结构栈的实现

简介: 【栈】数据结构栈的实现

前言:

在之前的学习中,我们已经学习过了顺序表和链表的相关知识,今天我们将进入下一个知识点的学习,“栈”!!!


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。不含元素的空表称为空栈。

压栈:栈的插入操作叫做进栈/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。

进出栈结构示意图如下:

我们通过具体的例子来进行仔细查看:

分析:开始时栈空间中有三个元素,当我们继续向栈空间中插入元素时,我们不难发现插入进去的元素在栈顶位置处,而当我们进行出栈操作时,通过上图不难发现后插入进去的元素反而先出栈,而最开始插入进去的元素则是最后才出栈了。

2.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。

3.栈的结构

在这里我们使用数组来定义栈,跟我们之前的顺序表和链表那样,我们还是需要定义一个容量来表示目前栈空间的大小capacity和栈空间中目前元素的个数,但是在这里我们实现的是栈所以这里命名 为top表示栈顶元素,具体如下:

typedef int STDatatype;
typedef struct Stack
{
  STDatatype* a;
  int capacity;
  int top;   // 初始为0,表示栈顶位置下一个位置下标
}ST;

4.接口实现

我们主要实现的接口功能有以下的一些:

// 初始化栈
void StackInit(Stack* ps); 
// 入栈
void StackPush(Stack* ps, STDataType data); 
// 出栈
void StackPop(Stack* ps); 
// 获取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* ps); 
// 获取栈中有效元素个数
int StackSize(Stack* ps); 
// 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); 
// 销毁栈
void StackDestroy(Stack* ps);

4.1栈的初始化

代码如下:

void StackInit(ST* ps)
{
  assert(ps);
  ps->a = (STDatatype*)malloc(sizeof(STDatatype)*4);
  if (ps->a == NULL)
  {
    perror("malloc fail");
    exit(-1);
  }
  ps->top = 0;
  ps->capacity = 4;
}

注意

4.2销毁栈

代码如下:

void StackDestroy(ST* ps)
{
  assert(ps);
  free(ps->a);
  ps->a = NULL;
  ps->top = ps->capacity = 0;
}

4.3入栈操作

代码如下:

void StackPush(ST* ps, STDatatype x)
{
  assert(ps);
  if (ps->top == ps->capacity)
  {
    STDatatype* tmp = (STDatatype*)realloc(ps->a, ps->capacity * 2 * sizeof(STDatatype));
    if (tmp == NULL)
    {
      perror("realloc fail");
      exit(-1);
    }
    ps->a = tmp;
    ps->capacity *= 2;
  }
  ps->a[ps->top] = x;
  ps->top++;
}

4.4出栈操作

代码如下:

void StackPop(ST* ps)
{
  assert(ps);
  assert(!StackEmpty(ps));//特别注意
  ps->top--;
}

4.5获取栈顶元素

代码如下:

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

注意

当我们进行获取栈顶元素的时候,要进行两个方面的断言,第一个就是对ps进行断言,不仅如此我们还需要对top进行相应的判断,如果其为0,则不能进行相应的操作!!!

4.6获取栈中有效元素个数

代码如下:

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

4.7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

代码如下:

bool StackEmpty(ST* ps)
{
  assert(ps);
  return ps->top == 0;
}

5.练习

1.若已知一个栈的入栈序列是1,2,3,…,n,其输出序列为 p1 , p2 , p3 ,…, pn ,若p1=n,则pi为()

A. i

B. n=i

C. n-i+1

D.不确定

解答

因为栈为先进后出的线性表,一个栈的入栈顺序为1,2,3,4,5,6…n,而输出序列的第一个元素为n,说明1,2,3.4,5,…n一次性全部进栈,在进行输出,所以p1=n,p2=n-1,…pi=n-i+1,所以选c

2.若让元素1,2,3,4,5依次进栈,则出栈次序不可能出现在()中情况。

A.5,4,3,2,1

B.2,1,5,4,3

C.4,3,1,2,5

D.2,3,5,4,1

解答

因为栈是先进后出的线性表。不难发现C选项中元素1比元素2先出栈,违背了栈的后进先出的规则,所以不可能出现C选项所示情况。

相关文章
|
27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。
123 9
|
18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。
22 1
|
5天前
|
存储 缓存 算法
在C语言中,数据结构是构建高效程序的基石。本文探讨了数组、链表、栈、队列、树和图等常见数据结构的特点、应用及实现方式
在C语言中,数据结构是构建高效程序的基石。本文探讨了数组、链表、栈、队列、树和图等常见数据结构的特点、应用及实现方式,强调了合理选择数据结构的重要性,并通过案例分析展示了其在实际项目中的应用,旨在帮助读者提升编程能力。
26 5
|
20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。
|
23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。
|
25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。
47 4
|
29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?!!!
|
2月前
数据结构(栈与列队)
数据结构(栈与列队)
20 1
|
2月前
|
存储 JavaScript 前端开发
为什么基础数据类型存放在栈中,而引用数据类型存放在堆中?
为什么基础数据类型存放在栈中,而引用数据类型存放在堆中?
72 1
|
2月前
【数据结构】-- 栈和队列
【数据结构】-- 栈和队列
17 0