数据结构——栈(C语言版)

简介: 数据结构——栈(C语言版)

准备工作:本人习惯将文件放在test.c、SeqList.c、SeqList.h三个文件中来实现,其中test.c用来放主函数,SeqList.c用来放调用的函数,SeqList.h用来放头文件和函数声明



什么是队列?

队列中的数据是按照先进后出的顺序的,也就是说先进去的数字后出来

因为栈的这种性质,所以栈我们用顺序表来实现比链表方便很多,顺序表就可以实现尾插尾出,所以我们一般就采用顺序表来实现

栈的节点结构

队列采用的顺序表的结构,所以与顺序表差异不大

typedef int STDataType;
typedef struct stack
{
  STDataType* a;
  int top;         //指向栈元素下一位
  int capacity;
}ST;

栈的结构很简单,定义一个整形指针,一个表示容量和一个表示尾部元素的整形变量即可

栈的基本操作

//初始化
void STInit(ST* pst);
//销毁
void STDestroy(ST* pst);
//插入元素
void STPush(ST* pst, STDataType x);
//删除元素
void STPop(ST* pst);
//判断栈顶元素是否为空
bool STEmpty(ST* pst);
//找栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst);
//栈中元素个数
STDataType STSize(ST* pst);

看上面的函数声明部分我们就可以看到我们每一步要实现的内容,接下来,我们就来一步一步进行实现

1、初始化

//初始化
void STInit(ST* pst)
{
  pst->a = NULL;
  pst->capacity = 0;
  pst->top = 0;
}

2、销毁

//销毁
void STDestroy(ST* pst)
{
  assert(pst);
  free(pst->a);
  pst->capacity = pst->top = 0;
}

3、插入元素

插入元素时要先检查空间是否够用,如果不够用要先进行扩容

//插入元素
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
  if (pst->top == pst->capacity)
  {
    int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
    STDataType* newnode = (STDataType*)realloc(pst->a, sizeof(STDataType) * newcapacity);
    if (newnode == NULL)
    {
      perror("STPush");
      return;
    }
    pst->a = newnode;
    pst->capacity = newcapacity;
  }
  pst->a[pst->top] = x;
  pst->top++;
}

4、判断栈顶元素是否为空

这一步在下面有用到,例如当删除栈顶元素时,如果栈顶元素为空就无法操作,所以需要判断栈顶元素是否为空

//判断栈顶元素是否为空
bool STEmpty(ST* pst)
{
  assert(pst);
  return pst->top == 0;
}

5、删除元素

这里删除元素是删除栈顶元素,因为栈的特性是即出即删

//删除元素
void STPop(ST* pst)
{
  assert(pst);
  assert(!STEmpty(pst));
  pst->top--;
}

6、返回栈顶元素

//找栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst)
{
  assert(pst);
  assert(!STEmpty(pst));
  return pst->a[pst->top - 1];
}

7、栈中元素个数

//栈中元素个数
STDataType STSize(ST* pst)
{
  assert(pst);
  return pst->capacity;
}

完整的栈实例

SeqList.h

//实现栈
typedef int STDataType;
typedef struct stack
{
  STDataType* a;
  int top;         //指向栈元素下一位
  int capacity;
}ST;
 
//初始化
void STInit(ST* pst);
//销毁
void STDestroy(ST* pst);
//插入元素
void STPush(ST* pst, STDataType x);
//删除元素
void STPop(ST* pst);
//判断栈顶元素是否为空
bool STEmpty(ST* pst);
//找栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst);
//栈中元素个数
STDataType STSize(ST* pst);

test.c

//实现栈
void test()
{
  ST st;
  STInit(&st);
  STPush(&st,1);
  STPush(&st, 2);
  STPush(&st, 3);
  STPush(&st, 4);
  while (!STEmpty(&st))
  {
    printf("%d ", STTop(&st));
    STPop(&st);
  }
  STDestroy(&st);
}
int main()
{
  test();
  return 0;
}

SeqList.c

//实现栈
//初始化
void STInit(ST* pst)
{
  pst->a = NULL;
  pst->capacity = 0;
  pst->top = 0;
}
//销毁
void STDestroy(ST* pst)
{
  assert(pst);
  free(pst->a);
  pst->capacity = pst->top = 0;
}
//插入元素
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
  if (pst->top == pst->capacity)
  {
    int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
    STDataType* newnode = (STDataType*)realloc(pst->a, sizeof(STDataType) * newcapacity);
    if (newnode == NULL)
    {
      perror("STPush");
      return;
    }
    pst->a = newnode;
    pst->capacity = newcapacity;
  }
  pst->a[pst->top] = x;
  pst->top++;
}
//判断栈顶元素是否为空
bool STEmpty(ST* pst)
{
  assert(pst);
  return pst->top == 0;
}
//删除元素
void STPop(ST* pst)
{
  assert(pst);
  assert(!STEmpty(pst));
  pst->top--;
}
//找栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst)
{
  assert(pst);
  assert(!STEmpty(pst));
  return pst->a[pst->top - 1];
}
//栈中元素个数
STDataType STSize(ST* pst)
{
  assert(pst);
  return pst->capacity;
}

总结

总之,其实栈就是对顺序表的应用,熟练栈和队列,对我们巩固顺序表和链表帮助很大,当然,栈在一些场景下很实用,后面我会出一个专门的习题讲解篇章,讲数据结构的一些经典题型,感兴趣的可以点赞关注一下

创作不易,还请各位大佬点赞支持一下!!!

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