栈的各种接口的实现(C)

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。
  

栈的实现

栈的实现一般可以使用数组或者链表实现，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。
用链表实现栈，栈顶在头节点，出栈和入栈用头删和头插

栈的定义

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

• 创建Stack结构体，重命名为ST，方便后续代码的书写
• 重命名int为STDataType，方便后续对数据类型的修改
• a是一个指针，用来表示数组
• capacity表示栈的容量

初始化

top初始化为-1，意味着top是栈顶元素
初始化为0，意味着top是栈顶元素的下一个位置

void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}

销毁

void STDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);

	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}

• 判断ps是否为空
• 释放空间
• 指针置空
• top和capacity也赋给0

入栈

void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);

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

		pa->a = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}

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

realloc如果第一个指针是空指针，效果和malloc一样

• assert判断ps是否为空
  如果top等于capacity，进行扩容
• 定义新容量，如果是0，就赋给4，否则乘以2倍
• realloc新空间赋给一个新节点tmp，判断创建空间是否成功
• 将tmp赋给a，新容量赋给capacity

出栈

void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	
	assert(ps->top > 0);
	
	--ps->top;
}

• 判断ps是否为空
• 判断栈是否为空
• 将top–

获取栈顶元素

STDataType STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);

	assert(ps->top > 0);

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

• 判断ps是否为空
• 判断栈是否为空
• 由于top初始化为0，top表示栈顶元素的下一个位置，top-1就能获取栈顶元素

返回个数

int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);

	return ps->top;
}

• 判断ps是否为空
• 直接返回top

判断是否为空

bool STEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);

	return ps->top == 0;
}

• 判断ps是否为空
• 返回判断top是否等于0，等于0返回true，不等于0返回false

栈声明定义分离实现

#pragma once

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>

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

void STInit(ST* ps);
void STDestroy(ST* ps);
void STPush(ST* ps, STDataType x);
void STPop(ST* ps);
STDataType STTop(ST* ps);
int STSize(ST* ps);
bool STEmpty(ST* ps);

void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}

void STDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);

	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}

void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);

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

		pa->a = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}

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

void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	
	assert(ps->top > 0);
	
	--ps->top;
}

STDataType STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);

	assert(ps->top > 0);

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

bool STEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);

	return ps->top == 0;
}