【数据结构】栈

简单不先于复杂，而是在复杂之后。

1. 栈

1.1 栈的概念及结构

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。

数据结构的栈和操作系统的栈不是一个概念，这是两个学科的东西，但都符合后进先出。

1.2 栈的实现

栈的实现一般可以使用数组或链表实现，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。

Stack.h

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>

静态栈
//#define N 100
//typedef int STDataType;
//struct Stack
//{
//	STDataType a[N];
//	int top;
//};


//动态栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;
	int capacity;
}ST;

//初始化栈
void StackInit(ST* ps);

//销毁栈
void StackDestory(ST* ps);

//入栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x);

//出栈
void StackPop(ST* ps);

//检测栈是否为空，如果为空返回非0结果，如果不为空返回0
bool StackEmpty(ST* ps);

//获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* ps);

//获取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps);

Stack.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "Stack.h"

//初始化栈
void StackInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a == NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}

//销毁栈
void StackDestory(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

//入栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	//扩容
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, newCapacity * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}

	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}

//出栈
void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));

	--ps->top;
}

//检测栈是否为空，如果为空返回非0结果，如果不为空返回0
bool StackEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}

//获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

//获取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));

	return ps->a[ps->top - 1];

}

test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"

void TestStack()
{
	ST* st;
	StackInit(&st);
	StackPush(&st, 1);
	StackPush(&st, 2);
	StackPush(&st, 3);
	StackPush(&st, 4);
	StackPush(&st, 5);

	while (!StackEmpty(&st))
	{
		printf("%d ", StackTop(&st));
		StackPop(&st);
	}
	printf("\n");
}


int main()
{
	TestStack();

	return 0;
}