一、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。
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。
如下图所示就是栈的进栈和出栈，全部代码附在文章末。
二、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，所以这里就使用顺序表结构了。
1、栈的初始化与销毁
首先创建一个顺序表，因为栈的原理就是，后进先出，也就是相当于数组，最后一位一个个出去，而先进入的数据在数组的前面，所以就定义成顺序表.
所以定义在初始化中，把容量和栈顶也就是capacity和top这两个变量，但是数组的表示一般都是指向下一位，例如：arr[0]就是第一位数据，所以top定义为0但是他指向的数据的下一位，销毁就是把存放数据的指针a释放，因为是连续的所以释放一次就行了，容量和栈顶赋值为0，代码如下。
typedef int STDatetype; typedef struct Stack { STDatetype* a; int top; int capacity; }ST; void StackInit(ST* ps) { assert(ps); ps->a = NULL; ps->capacity = 0; ps->top = 0; } void StackDestroy(ST* ps) { assert(ps); free(ps->a); ps->a = NULL; ps->capacity = ps->top = 0; }
2、判断是否为空
这个函数就是利用bool库函数的实现，当栈顶的数据top为0时就返回真，在外面使用也就是用个取反就可以了。
bool StackEmpty(ST* ps) { assert(ps); return ps->top == 0; }
3、进栈与出栈
这个入栈的时候，需要先判定是否还有容量，也就是容量等于栈顶的时候就去申请空间，这里利用了三目运算符，当容量为0时赋值为4，不等于0直接乘上2，然利用realloc申请空间，然后把新的容量和地址分别赋给a和容量，realloc在地址为空时它相当于melloc这时可以运行测试下，测试代码和运行结果如下。
这里是从1到6入栈，但是出栈是后一个个出，所以就是6 5 4 3 2 1，因为这里测试了下判断有用吗，也就是栈为空时不能删，会报错断言。
// 入栈 void StackPush(ST* ps, STDatetype data) { assert(ps); if (ps->capacity == ps->top) { int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2; ST* newnode = (ST*)realloc(ps->a, newcapacity * sizeof(STDatetype)); if (newnode == NULL) { perror("recalloc fail"); return; } ps->a = newnode; ps->capacity = newcapacity; } ps->a[ps->top] = data; ps->top++; } // 出栈 void StackPop(ST* ps) { assert(ps); assert(!StackEmpty(ps)); ps->top--; }
测试代码
void TestStack1() { ST ST; int temp = 0; int size = 0; StackInit(&ST); StackPush(&ST, 1); StackPush(&ST, 2); StackPush(&ST, 3); StackPush(&ST, 4); StackPush(&ST, 5); StackPush(&ST, 6); temp=StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); StackDestroy(&ST); }
4、获取栈顶的元素与栈的元素个数
差点忘了，上文中测试时，利用了这里才说的获取栈顶元素，因为获取一个删一个打印一下，这里就是获取元素的个数和获取栈顶元素，因为当数据为空时，有效元素个数为0，这里测试就是打印，然后当元素为空时，再去获取就会报错。
// 获取栈顶元素 STDatetype StackTop(ST* ps) { assert(ps); assert(!StackEmpty(ps)); return ps->a[ps->top-1]; } // 获取栈中有效元素个数 int StackSize(ST* ps) { assert(ps); assert(!StackEmpty(ps)); return ps->top; }
测试代码
void TestStack2() { ST ST; int temp = 0; int size = 0; StackInit(&ST); StackPush(&ST, 1); StackPush(&ST, 2); StackPush(&ST, 3); StackPush(&ST, 4); StackPush(&ST, 5); StackPush(&ST, 6); size = StackSize(&ST); printf("\n%d\n", size); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); size = StackSize(&ST); printf("\n%d\n", size); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); size = StackSize(&ST); printf("\n%d\n", size); StackDestroy(&ST); }
三、代码
ST.h
#pragma once #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <stdbool.h> #include <assert.h> typedef int STDatetype; typedef struct Stack { STDatetype* a; int top; int capacity; }ST; // 初始化栈 void StackInit(ST* ps); // 入栈 void StackPush(ST* ps, STDatetype data); // 出栈 void StackPop(ST* ps); // 获取栈顶元素 STDatetype StackTop(ST* ps); // 获取栈中有效元素个数 int StackSize(ST* 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 bool StackEmpty(ST* ps); // 销毁栈 void StackDestroy(ST* ps);
ST.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include "ST.h" // 初始化栈 void StackInit(ST* ps) { assert(ps); ps->a = NULL; ps->capacity = 0; ps->top = 0; } // 入栈 void StackPush(ST* ps, STDatetype data) { assert(ps); if (ps->capacity == ps->top) { int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2; ST* newnode = (ST*)realloc(ps->a, newcapacity * sizeof(STDatetype)); if (newnode == NULL) { perror("recalloc fail"); return; } ps->a = newnode; ps->capacity = newcapacity; } ps->a[ps->top] = data; ps->top++; } // 出栈 void StackPop(ST* ps) { assert(ps); assert(!StackEmpty(ps)); ps->top--; } // 获取栈顶元素 STDatetype StackTop(ST* ps) { assert(ps); assert(!StackEmpty(ps)); return ps->a[ps->top-1]; } // 获取栈中有效元素个数 int StackSize(ST* ps) { assert(ps); assert(!StackEmpty(ps)); return ps->top; } // 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 bool StackEmpty(ST* ps) { assert(ps); return ps->top == 0; } // 销毁栈 void StackDestroy(ST* ps) { assert(ps); free(ps->a); ps->a = NULL; ps->capacity = ps->top = 0; }
test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include "ST.h" void TestStack1() { ST ST; int temp = 0; int size = 0; StackInit(&ST); StackPush(&ST, 1); StackPush(&ST, 2); StackPush(&ST, 3); StackPush(&ST, 4); StackPush(&ST, 5); StackPush(&ST, 6); temp=StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); StackDestroy(&ST); } void TestStack2() { ST ST; int temp = 0; int size = 0; StackInit(&ST); StackPush(&ST, 1); StackPush(&ST, 2); StackPush(&ST, 3); StackPush(&ST, 4); StackPush(&ST, 5); StackPush(&ST, 6); size = StackSize(&ST); printf("\n%d\n", size); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); size = StackSize(&ST); printf("\n%d\n", size); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); temp = StackTop(&ST); StackPop(&ST); printf("%d ", temp); size = StackSize(&ST); printf("\n%d\n", size); StackDestroy(&ST); } void main() { TestStack2(); return 0; }
