【数据结构--栈】栈的C语言实现

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📇文章目录

• 💡什么是栈
• 🪄栈的实现
• • 💭用什么实现
  • • 使用顺序表：
    • 使用链表：
  • 🎯需要用到的函数声明
  • 🎯栈的结构
  • 🎯栈的初始化
  • 🎯压栈
  • 🎯出栈
  • 🎯获取栈中元素个数
  • 🎯获取栈顶元素
  • 🎯检测栈是否为空
  • 🎯销毁栈
• ✏️栈的常见题目
• 🪄Stack.h源码
• 🪄Stack.c源码
• 🪄test.c源码

💡什么是栈

简单来说，栈就是一种特殊的线性表，它只允许在固定的一端进行插入和删除元素 *** 作。进行数据插入和删除 *** 作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。栈中的元素遵守 后进先出 的原则
LIFO—Last In First Out
通俗来说就是后进去的先出来，先进去的后出来
压栈：栈的插入 *** 作，也叫进栈/入栈，把数据放在栈顶
出栈：栈的删除 *** 作，把栈顶的数据删除

其实栈就像装子d，你只能一个个装，最后装的在上面，退子d也是，最上面的第一个退出来
主要的特点就是后进先出的原创

🪄栈的实现 💭用什么实现

首先我们知道，这是一种线性表
我们之前已经学过了顺序表和链表
那么用哪一个实现呢？
其实是都可以的

使用顺序表：

• 优点：
  1. 顺序表的尾插和尾删效率非常高，正好可以实现压栈/出栈
  2. 顺序表的高速缓存很精准
• 缺点：
  1.需要扩容，可能会有性能的消耗和空间的浪费

使用链表：

• 如果使用尾当栈顶
  • 需要用到双向链表，因为进行尾删的时候，需要找到尾的前一个，如果用单链表需要每一次都要遍历找尾，很麻烦
• 如果使用头当栈顶
  • 那么压栈就是头插，出栈就是尾插

所以，栈的实现方式并不唯一，看个人
一般我们使用顺序表（数组）实现栈结构
本文以顺序表的方式实现栈

🎯需要用到的函数声明

//初始化
void StackInit(ST* ps);
//压栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x);
//出栈
void StackPop(ST* ps);
//获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* ps);
//显示栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps);
//检测栈是否为空
bool StackEmpty(ST* ps);
//销毁
void StackDestory(ST* ps);

🎯栈的结构

typedef int STDataType;
typedef struct Stack {
	//动态开辟数组
	STDataType* a;
	int top;//栈顶
	int capacity;//容量
}ST;

🎯栈的初始化

该置空的置空
该置0的置0

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

🎯压栈

压栈就相当于 顺序表的尾插
top相当于顺序表的size
第一次压栈如果栈的容量为0 初始化容量为4
之后扩容阔2倍

//压栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	//首先检查是不是需要扩容
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a,sizeof(STDataType) * newCapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			printf("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->capacity = newCapacity;
		ps->a = tmp;
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}

🎯出栈

只需要top–就好了
注意：如果栈已经空了 就没什么可以出栈的了
这时候直接断言top>0就好了

//出栈
void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	//有元素才能出栈
	assert(ps->top > 0);
	//只需要ps--就可以了
	ps->top--;

}

🎯获取栈中元素个数

实际上，top就标识了有多少个元素
我们采取的方式是 先压栈，top再++
所以定义的top表示栈顶，也就是下一个元素放置的位置
又因为数组下标从0开始 所以top就等于元素的个数
比如top==2 说明0 和1 位置放置了元素

//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

//获取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->a[ps->top-1];
}

🎯检测栈是否为空

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

🎯销毁栈

free掉要记得置空
这样是好习惯！规避野指针

//销毁
void StackDestory(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;//ps->a 不用了 所以置空就可以了
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

✏️栈的常见题目

1. 告诉入栈序列 有哪些可能的出栈序列
注：可以入一个出一个 这样出栈顺序就和入栈顺序相同了
比如：已知入栈序列为12345，下列哪一个不可能是出栈序列

>|	 A: 12345
>|   B: 54321
>|	 C: 43521
>|   D: 53421

A: 入栈12345 出栈12345 只需要入一个出一个 就可以 ✔️
B: 入栈12345 出栈54321 就是全入栈之后一个个出来就可以了✔️
C: 入栈12345 出栈43521 说明陷入了1234 然后出4和3，入5，出5 2 1✔️
D:入栈12345 出栈53421 5最先出来 说明12345都入了 那么就不可能3比4先出栈！❌
2. 一道非常适合用栈做的题

题目链接：
LeetCode20.有效括号

读者如果有兴趣可以自己做一下哦

这是我的题解：
LeetCode20.有效括号

🪄Stack.h源码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#pragma warning(disable:6031)



#include
#include
#include
#include

//利用数组实现栈

typedef int STDataType;
typedef struct Stack {
	//动态开辟数组
	STDataType* a;
	int top;//栈顶
	int capacity;//容量
}ST;
//初始化
void StackInit(ST* ps);
//压栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x);
//出栈
void StackPop(ST* ps);
//获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* ps);
//显示栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps);
//检测栈是否为空
bool StackEmpty(ST* ps);
//销毁
void StackDestory(ST* ps);

🪄Stack.c源码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#pragma warning(disable:6031)
#include"StacK.h"

//初始化
void StackInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}
//压栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	//首先检查是不是需要扩容
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a,sizeof(STDataType) * newCapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			printf("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->capacity = newCapacity;
		ps->a = tmp;
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}
//出栈
void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	//有元素才能出栈
	assert(ps->top > 0);
	//只需要ps--就可以了
	ps->top--;

}
//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);
	return ps->a[ps->top-1];
}
//检测栈是否为空
bool StackEmpty(ST* ps)
{				
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}
//销毁
void StackDestory(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;//ps->a 不用了 所以置空就可以了
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

🪄test.c源码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#pragma warning(disable:6031)
#include"StacK.h"
int main()
{
	
	ST st;
	//初始化
	StackInit(&st);
	//压栈
	StackPush(&st, 1);
	StackPush(&st, 2);
	printf("%d ", StackTop(&st));
	StackPop(&st);
	StackPush(&st, 3);
	StackPush(&st, 4);
	StackPush(&st, 5);
	while (!StackEmpty(&st))
	{
		printf("%d ", StackTop(&st));
		StackPop(&st);
	}
	//销毁
	StackDestory(&st);
	return 0;
}

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