客厅才看的栈详解

原创已于 2025-04-20 21:31:27 修改 · 468 阅读

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#数据结构

于 2025-04-20 21:29:20 首次发布

1.栈的概念和结构

栈是一种特殊的线性表，其只允许在固定的一端进行删除和插入操作，进行插入和删除的一端称为栈顶，另一端成为栈底。栈的特殊就在于它是一种先进后出的结构

压栈：栈插入数据的操作叫做压栈/进栈/入栈，入数据在栈顶。

出栈：栈的删除数据操作叫做出栈，出数据也在栈顶。

如图

咱们来思考栈的底层用的是链表还是数组？栈是需要频繁的进行插入数据和删除数据的，而如果使用链表作为栈的底层逻辑的话，我们需要每次都遍历到含有NULL的结点，这样的时间复杂度会比较高，而我们要是使用数组来实现栈的话，只需要在后面直接插入数据即可。

2.栈的实现

（1）栈的初始化

typedef int Stackdatatype;
typedef struct Stack
{
   Stackdatatype * arr;
   int top;
   int capacity;
}Stack;

栈可以存储任何类型的数据，所以我们使用关键字typedef重命名，选择top来表示栈顶的元素，capcity来表示栈的容量。

接下来，我们来试着给栈初始化

typedef int Stackdatatype;
typedef struct Stack
{
   Stackdatatype * arr;
   int top;
   int capacity;
}Stack;

void Stackinit(Stack * ps)//使用ps指针变量来接收st的地址
{
   ps->arr = NULL;
   ps->top = ps->capacity = 0;
}

int main()
{
   Stack st;//先定义结构体变量st
   Stackinit(&st);//把结构体变量st的地址传过去
}

（2）栈的销毁

栈的销毁可以说与栈的初始化如出一辙，把指向栈的指针arr置为NULL，并把top以及capacity置为0即可。

（3）入栈

入栈是从栈顶放进数据的，先放的数据落入栈顶，但是我们需要对栈进行扩容，也就是增加capacity。

typedef int Stackdatatype;
typedef struct Stack
{
   Stackdatatype * arr;
   int top;
   int capacity;
}Stack;

void Stackinit(Stack * ps)//使用ps指针变量来接收st的地址
{
   ps->arr = NULL;
   ps->top = ps->capacity = 0;
}

void Stackcheck(Stack * ps)
{
   int newcapacity = ps->capacity == 0? 4 : 2*capacity;//为0，newcapacity就为4，不为0就是capacity的两倍，相当于扩容两倍
   Stack * tmp = (Stack *)realloc(ps->arr,sizeof(Stackdatatype)*newcapacity);
   if(tmp == NULL)
  {
     return NULL;//如果扩容失败，就返回空指针NULL
  }
   //走到这里，说明扩容成功
   ps->arr = tmp;//把扩容成功后指向该空间的指针重新赋值给arr
   capacity = newcapacity;

}

int main()
{
   Stack st;//先定义结构体变量st
   Stackinit(&st);//把结构体变量st的地址传过去
   Stackcheck(&st);
}

现在，我们有四个int型内存的空间了，如图

那么，我们现在入栈就是从栈顶放入数据，最终会落入栈底，假设我们现在入栈一个4

void Stackcheck(Stack * ps)
{
   int newcapacity = ps->capacity == 0? 4 : 2*capacity;//为0，newcapacity就为4，不为0就是capacity的两倍，相当于扩容两倍
   Stack * tmp = (Stack *)realloc(ps->arr,sizeof(Stackdatatype)*newcapacity);
   if(tmp == NULL)
  {
     return NULL;//如果扩容失败，就返回空指针NULL
  }
   //走到这里，说明扩容成功
   ps->arr = tmp;//把扩容成功后指向该空间的指针重新赋值给arr
   capacity = newcapacity;


void Stackpush(Stack * ps,x)//用x来接收4
{
   if(ps->top == ps->capacity)//top跟capacity相等就说明栈的空间满了，需要扩容
   {
      Stackcheak(ps);
   }
   ps->arr[ps->top] = x;
   ps->top++;
}

int main()
{ 
   Stack st;
   Stackpush(&st,4);//在st这个栈中，入一个4
   return 0;
}

入栈成功，如下图

现在我们想要再入几个数据，例如我们想要入3 ，2 ，1

即下图

（4）出栈

入上图，出栈就很直观了。我们先入的4，只能放在最底下等着最后一个出栈；我们最后入的栈1，就可以最先出栈。也就印证了栈的特点——先入后出

现在，我们来实现出栈的操作，其实出栈很简单，直接top--，把1给覆盖了，如图

但是，我们需要注意一个前提，就是栈为空的时候（栈中不存放任何数据），是不能出栈的。你栈中都没数据，你出栈干嘛呢？你说是吧

所以我们要提前判断栈是否为空。上代码

bool Stackempty(Stack * ps)
{
   assert(ps);//ps不能为空，不然这个判断就无意义了
   return ps->top == 0;//如果top为0，就返回true，反之，返回false
}
void Stackpop(Stack * ps)//出栈的函数
{
   assert(!Stackempty(ps));//栈不为空，才能进行出栈操作
   ps->top--;//top往下走一步，覆盖掉最前面的数据
}

（5）取栈顶元素

请注意，这里是取栈顶元素，并不是删除栈顶的元素，只是返回栈顶的元素，并不影响原先的栈结构

假设我们入栈4 3 2 1，那么栈顶就是1，我们就把1返回

代码显示如下

Stackdatatype StackTop(Stack * ps)
{
   return ps->arr[ps->top - 1];
}

(6)获取栈中有效元素个数

这个就很简单了，只需要把栈中的元素个数返回就好了，假设我们栈中存储了5个数据，那就返回数字5

代码示例：

int Stacksize(Stack * ps)
{
   return ps->top;//top的大小刚好就为栈中的的元素个数
}

(7)栈是否为空

前面已经讲过了，其实就调用布尔类型的函数即可

本篇博客就介绍到这里，有疑问的可以私信博主，博主免费为大家解答

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