栈的概念
前面我们已经了解了顺序表和链表这样的线性表,现在我们再来了解一种特殊的线性表。栈(stack),栈遵守先进后出的原则,即先入栈的数据后出栈,插入数据是在栈顶插入,被称为压栈。删除数据也是在栈顶删除,叫做出栈
栈的结构
因为栈也是一种线性表,并且在物理结构上也是连续的,所以我们底层采用数组(顺序表)实现
typedef int STDataType; //方便以后修改栈的存储数据类型
typedef struct Stack
{
STDataType* arr;
int top;
int capacity;
}ST;
栈的初始化
void STInit(ST* ps)
{
assert(ps);
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->top = 0;
}
因为底层是顺序表,所以初始化与顺序表一样。
栈的销毁
void STDestroy(ST* ps)
{
assert(ps);
if (ps->arr)
{
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->top = 0;
}
}
因为底层是顺序表,所以销毁与顺序表一样。栈的内存空间是动态开辟出来的,当我们使用完后必须释放其内存空间,避免内存泄漏。
入栈
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
//检查空间是否足够
if (ps->top == ps->capacity)
{
int NewCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, NewCapacity * sizeof(STDataType));
//有可能开辟空间失败
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc failed");
exit(1);
}
else
{
ps->arr = tmp;
ps->capacity = NewCapacity;
}
}
ps->arr[ps->top++] = x;
}
这里入栈只能在栈顶插入,相当于顺序表的尾插。进行入栈操作前,我们需要检测栈的当前状态,若已满,则需要先对其进行增容,然后才能进行入栈操作。
出栈
void STPop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!STEmpty(ps)); //不要忘记判空,栈必须得有数据才能出栈
ps->top--;
}
出栈也是与顺序表的尾删一样的,这里直接将top减减,不影响后面再次在那个位置插入数据,会直接覆盖.但需检测栈是否为空,若为空,则不能进行出栈操作。
获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!STEmpty(ps));
return ps->arr[ps->top - 1];
}
取栈顶元素,即获取栈的最上方的元素。若栈为空,则不能获取。
检查栈是否为空
bool STEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
检测栈是否为空,即判断栈顶的位置是否是0即可。若栈顶是0,则栈为空
获取栈有效数据个数
STSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
因为top记录的是栈顶,使用top的值便代表栈中有效元素的个数。