栈和队列详解（C语言）

栈

栈是什么，栈是一种数据存储的结构，采用的是先进后出，后进先出的原则，就好像是弹匣里的子弹，比如说一个弹匣有30发容量，那第一个发压进去的子弹肯定是最后一个射出的，最先射出的子弹肯定是最后压入弹匣的。
往栈里放入数据叫做压栈，从栈里出数据叫做出栈，我们用弹匣来举例，一个压满子弹的弹匣，第一个压入的子弹在弹匣的最底部，最后一个压人弹匣的子弹在最顶部，栈最先放入的数据所在的位置叫做栈底，栈最后放人的数据的位置叫做栈顶：

如图所示，栈底的元素是1，栈顶的元素是6
栈只支持在固定的一端插入和删除数据，进行删除和插入的一端叫做栈顶，另一端叫做栈底

栈的实现：

头文件 Stack.h：

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


// 支持动态增长的栈
typedef int STDataType;

typedef struct Stack
{
   
	STDataType* a;
	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true，如果不为空返回false
bool StackEmpty(Stack* ps);

// 销毁栈 
void StackDestroy(Stack* ps);

函数的实现 Stack.c：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"Stack.h"

// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps)
{
   
	assert(ps);
	//初始化为栈申请4个字节的空间
	STDataType* a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);
	if (a == NULL)
	{
   
		perror("malloc");
		exit(-1);
	}
	ps->a = a;//数组
	ps->capacity = 4;//容量
	ps->top = 0;//栈顶下标

}

// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
   
	//断言
	assert(ps);
	//判断容量是否够用
	if (ps->capacity == ps->top)
	{
   
		//不够扩容
		//扩容到之前容量的两倍
		STDataType* a = (STDataType*)realloc(ps->a,sizeof(STDataType) * (ps->capacity * 2));
		if (a == NULL)
		{
   
			perror("malloc");
			exit(-1);
		}
	}
	//使用栈顶top作为下标进行压栈
	ps->a[ps->top] = data;
	//将top++，作为下一次压栈的下标，同时也代表着现在栈里有多少个元素
	ps->top++;
}

// 出栈 
void StackPop(Stack* ps)
{
   
	assert(ps);
	//判断栈是否为空
	if (StackEmpty(ps))
	{
   
		printf("栈为空\n");
		exit(-1);
	}
	//将栈顶的元素移除
	//将top--，这样就访问不到栈顶的元素，而是将栈顶位置往下移了一个位置
	ps->top--;

}

// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
   
	assert(ps);
	//判断栈是否为空
	if (StackEmpty(ps))
	{
   
		printf("栈为空\n");
		exit(-1);
	}

	//top记录的是栈顶下一个位置
	//比如说top是0，当进行压栈的时候，0的位置压入数据变成栈顶
	//然后top++，为下一个入栈做准备
	//所以top--才是栈顶的元素
	//如果不想用--这个操作，初始化的时候将top初始化成-1即可
	return ps->a[ps->top - 1];
}

// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps)
{
   
	assert(ps);
	//判断栈是否为空
	if (StackEmpty(ps))
	{
   
		printf("栈为空\n");
		exit(-1);
	}

	//这里也可以不用判断栈是否为空
	//当栈为空，top就是0，返回0也可以

	//top记录就是元素的个数
	return ps->top;
}

// 检测栈是否为空，如果为空true，如果不为空返回false
bool StackEmpty(Stack* ps)
{
   
	assert(ps);

	//初始化栈为空，记录栈顶个数的top也为空
	//每次入栈top++，每次出栈top--
	//所以当top为空时，栈就为空
	return ps->top == 0;
}

// 销毁栈 
void StackDestroy(Stack* ps)
{
   
	assert(ps);
	//将栈释放
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;

	//将容量和元素个数全部置为0
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

主函数 test.c：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"Stack.h"


void mune()
{
   
	printf("********************************\n");
	printf("******1，压栈     2，出栈  *****\n");
	printf("******3，获取栈顶元素      *****\n");
	printf("******4，获取栈中有效元素的个数*\n");
	printf("******5，销毁栈            *****\n");
	printf("******6，判断栈是否为空    *****\n");
	printf("******0，退出（EXIT）      *****\n");
	printf("********************************\n");
}

int main()
{
   
	//创建栈并初始化
	Stack ST;
	StackInit(&ST);

	STDataType input = 0;
	do
	{
   
		//打印菜单
		mune();
		printf("请根据提示选择对应的功能：>");
		scanf("%d",&input);
		switch (input)
		{
   
		case 1:
			//压栈
			printf("输入要压栈的元素:>\n");
			STDataType i = 0;
			scanf("%d",&i);
			StackPush(&ST,i);
			printf("入栈成功,栈里有效元素%d个\n", StackSize(&ST));
			break;
		case 2:
			//出栈
			//获取栈顶元素
			printf("栈顶元素%d出栈成功\n",