栈结构(详解)

1.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

2.栈结构的特点：

• 后进先出（LIFO）：栈的最显著特点是后进先出的数据访问方式。也就是说，最后添加到栈中的元素会首先被移除，而最先添加的元素会被保留在栈的底部，直到后续被移除。
• 限制性访问：栈通常只允许在栈顶进行操作，包括添加元素（入栈）和移除元素（出栈）。这种限制性访问确保了数据的一致性和有效性，因为只有最顶端的元素才是可见和可访问的。
• 基于顺序存储或链式存储：栈可以基于顺序存储（如数组和顺序表）或链式存储（如链表）实现。在顺序存储中，栈的元素被连续存储在内存中的一个连续区域，并且栈顶的位置可以随着入栈和出栈操作进行动态调整。而在链式存储中，每个元素都有一个指向下一个元素的指针，形成了一个链式结构。
• 常见应用：栈在计算机科学中有着广泛的应用，包括函数调用栈、表达式求值、语法分析、内存管理等方面。在算法和数据结构中，栈也是解决许多问题的重要工具。
• 内存管理：栈内存储在程序的运行时栈空间中，由编译器或解释器负责管理。入栈和出栈操作通常比较高效，并且不会导致内存碎片化。

          总的来说，栈是一种简单但功能强大的数据结构，它的后进先出特性使其在许多领域都有着重要的应用。

  

  

          栈结构通常是用顺序表来实现的，如果学会了顺序表和链表再来实现栈结构就行显得简单的多。

  3.栈的实现

  3.1头文件的声明

  #pragma once
  #include
  #include
  #include
  // 支持动态增长的栈
  typedef int STDataType;
  typedef struct Stack
  {
  	STDataType* _a; //栈空间
  	int _top;		// 栈顶
  	int _capacity;  // 容量 
  }Stack;
  void StackInit(Stack* ps);// 初始化栈 
  void StackPush(Stack* ps, STDataType data);// 入栈 
  void StackPop(Stack* ps);// 出栈 
  STDataType StackTop(Stack* ps);// 获取栈顶元素 
  int StackSize(Stack* ps);// 获取栈中有效元素个数 
  int StackEmpty(Stack* ps);// 检测栈是否为空
  void StackDestroy(Stack* ps);// 销毁栈 

  3.2初始化栈

  void StackInit(Stack* ps)
  {
  	assert(ps);
  	ps->_a = NULL;
  	ps->_top = ps->_capacity = 0;
  }

  3.3入栈

  void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
  {
  	assert(ps);
  	if (ps->_top == ps->_capacity)
  	{
  		int dt = ps->_capacity == 0 ? 4 : ps->_capacity * 2;
  		STDataType* pnew = (STDataType*)realloc(ps->_a, sizeof(STDataType) * dt);//申请栈空间
  		assert(pnew);
  		ps->_a = pnew;
  		ps->_capacity = dt;//更新空间大小
  	}
  	ps->_a[ps->_top] = data;
  	ps->_top++;
  }

  3.4出栈

  void StackPop(Stack* ps)
  {
  	assert(ps);
  	assert(ps->_top);
  	ps->_top--;
  }

  3.5获取栈顶元素 

  STDataType StackTop(Stack* ps)
  {
  	assert(ps);
  	assert(ps->_top);
  	return ps->_a[ps->_top];
  }

  3.6判空 

  // 检测栈是否为空，如果为空返回0结果，如果不为空返回非零 
  int StackEmpty(Stack* ps)
  {
  	assert(ps);
  	return ps->_top == 0 ? 1 : 0;
  }

  3.7销毁栈 

  void StackDestroy(Stack* ps)
  {
  	assert(ps);
  	free(ps->_a);
  	ps->_a = NULL;
  	ps->_top = ps->_capacity = 0;
  }

  4.原码

  Stack.h

  #pragma once
  #include
  #include
  #include
  // 支持动态增长的栈
  typedef int STDataType;
  typedef struct Stack
  {
  	STDataType* _a;	//栈空间
  	int _top;		// 栈顶
  	int _capacity;  // 容量 
  }Stack;
  // 初始化栈 
  void StackInit(Stack* ps);
  // 入栈 
  void StackPush(Stack* ps, STDataType data);
  // 出栈 
  void StackPop(Stack* ps);
  // 获取栈顶元素 
  STDataType StackTop(Stack* ps);
  // 获取栈中有效元素个数 
  int StackSize(Stack* 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 
  int StackEmpty(Stack* ps);
  // 销毁栈 
  void StackDestroy(Stack* ps);

  Stack.c

  #include"Stack.h"
  // 初始化栈 
  void StackInit(Stack* ps)
  {
  	assert(ps);
  	ps->_a = NULL;
  	ps->_top = ps->_capacity = 0;
  }
  // 入栈 
  void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
  {
  	assert(ps);
  	if (ps->_top == ps->_capacity)
  	{
  		int dt = ps->_capacity == 0 ? 4 : ps->_capacity * 2;
  		STDataType* pnew = (STDataType*)realloc(ps->_a, sizeof(STDataType) * dt);//申请栈空间
  		assert(pnew);
  		ps->_a = pnew;
  		ps->_capacity = dt;//更新空间大小
  	}
  	ps->_a[ps->_top] = data;
  	ps->_top++;
  }
  // 出栈 
  void StackPop(Stack* ps)
  {
  	assert(ps);
  	assert(ps->_top);
  	ps->_top--;
  }
  // 获取栈顶元素 
  STDataType StackTop(Stack* ps)
  {
  	assert(ps);
  	assert(ps->_top);
  	return ps->_a[ps->_top];
  }
  // 获取栈中有效元素个数 
  int StackSize(Stack* ps)
  {
  	assert(ps);
  	return ps->_top;
  }
  // 检测栈是否为空，如果为空返回0结果，如果不为空返回非零 
  int StackEmpty(Stack* ps)
  {
  	assert(ps);
  	return ps->_top == 0 ? 1 : 0;
  }
  // 销毁栈 
  void StackDestroy(Stack* ps)
  {
  	assert(ps);
  	free(ps->_a);
  	ps->_a = NULL;
  	ps->_top = ps->_capacity = 0;
  }

  test.c

  #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
  #include"Stack.h"
  int main()
  {
  	Stack pst;
  	Stack* pr = &pst;
  	// 初始化栈 
  	StackInit(pr);
  	StackPush(pr, 1);
  	StackPush(pr, 2);
  	StackPush(pr, 3);
  	StackPush(pr, 4);
  	StackPush(pr, 5);
  	StackPush(pr, 6);
  	StackPop(pr);
  	while (!StackEmpty(pr))
  	{
  		printf("%d ", StackTop(pr));
  	}
  	printf("\n%d", StackSize(pr));
  	StackDestroy(pr);
  	return 0;
  }