C语言数据结构：栈

1.什么是栈？

栈是一种特殊的线性表，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。

栈的逻辑图：

2.实现栈的底层结构选择

1.数组：

数组栈的逻辑图：

如果用数组来实现栈，栈底的位置就是0号下标的位置，栈顶的位置随着数据的插入而更新，不够就扩容，用数组来实现栈简单方便。

2.链表：

链表的逻辑图：

用链表来实现栈的话，最好是将头节点当栈顶，入栈就头插，出栈就头删。用尾节点来当栈顶的话每次出栈都要去找尾，有些麻烦。如果用双向循环链表来实现栈的话有种大炮打蚊子，杀鸡用牛刀的感觉。(想学习链表的同学可以看一下这篇博客-------->C语言数据结构：链表)

3.总结：

 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，数组实现的栈大小最好不要定死，实际中一般不实用，最好还是支持动态增长的栈。 

3.栈的实现

如果前面学习过顺序表，下面就会发现栈实现起来特别EZ，没有学习过顺序表也不妨碍学习和实现栈，如果想学习顺序表可以看这篇博客------>C语言数据结构：栈

1.栈的定义

typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
    STDataType* _a;
    int _top; // 栈顶
    int _capacity; // 容量
}Stack;

2.初始化栈

// 初始化栈
void StackInit(Stack* ps)
{
    assert(ps);
    ps->_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);
    if(ps->_a == NULL)
    {
        perror("malloc fail");
        exit(-1);
    }
    ps->_capacity = 4;
    ps->_top = 0;
}

在初始化的时候，最好还是开4个元素的空间，这样入栈的代码会简洁一点，除了检查malloc在堆上开辟空间是否成功外，重点就是_top，_top代表的是栈顶的下标，有的人觉得将_top初始化成-1比较好，随着数据的入栈，这样出栈的时候数组下标为_top的元素就是栈顶。如果和我一样是初始化成0，栈顶的元素的下标是_top - 1。

如果学习过顺序表的同学，初始化成-1还是0由自己来决定，没有学过的跟着我初始化成0好一点。

3.入栈

入栈和顺序表的尾插是一样，直接在数组下标_top处插入数据就行，如下图所示：

1.在数组下标_top处插入数据，假设要入栈的数据是3：

2._top++，入栈完成：

在入数据的时候，最重要的一点就是先检查容量。当_top和_capacity相等时，说明数据已经满了需要扩容，如下图所示：

// 入栈
void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
    assert(ps);
    if(ps->_top == ps->_capacity)//需要扩容
    {
        STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->_a,sizeof(STDataType) * 2 * ps->_capacity);
        if(tmp == NULL)
        {
            perror("realloc fail");
            exit(-1);
        }
        ps->_capacity *= 2;
    }

    ps->_a[ps->_top] = data;
    ps->_top++;
}

4.出栈

出栈非常的简单，如下图我们要删除数据2的元素：

直接--_top，出栈完成：

我们没有必要先将数据2给置为0，再减_top，万一这个位置的数据本来就是0，存到数据不一定是整形，有可能是结构等。

出栈最重要的一点：出栈前先检查_top，来判断是否还有元素，如果没有元素我们还删下次的入栈操作就会造成非法位置的读写。

5.获取栈顶元素

如下图所示，我们要获取栈顶元素2。

_top是比栈顶下标大1，所以栈顶元素的下标是：_top - 1

获取栈顶元素前和出栈一样，都需要检查一下_top来判断是否有元素。

// 获取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
    assert(ps);
    assert(ps > 0);
    return ps->_a[ps->_top - 1];
}

6.获取栈中有效元素个数

栈中有效元素个数就是_top，入栈时_top++，出栈时_top--，_top一直都在记录有效元素的个数。

// 获取栈中有效元素个数
int StackSize(Stack* ps)
{
    assert(ps);
    return ps->_top;
}

7.检测栈是否为空

判断_top就行，_top为0栈就为空，大于0栈不为空

// 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)
{
    assert(ps);
    return ps->_top == 0;
}

需要注意的一点：为空返回真，不为空就返回假

8.销毁栈

重点就是释放掉再堆上申请的空间，将指针置空，_top和_capacity置0,栈的销毁就完成了

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