数据结构：栈（C语言）

一、栈的定义

栈又称后进先出线性表，简称LFIO，顾名思义，是只能在表尾进行插入和删除的线性表。

我们假设有一个圆柱形的瓶子，往里面放石头，最先放进瓶子的石头会被压在最底下，必须要等上面的石头取走之后，才能取出下面的石头。栈就可以理解为这样一个模型，栈顶就是瓶子口，栈底就是瓶子底。

下面我们看下栈的相关概念：

栈顶： 允许进行插入和删除的一端

栈底： 不允许进行插入和删除的一端

空栈： 不含任何数据元素的栈

进栈： 又称压栈，在栈中添加一个元素

出栈： 又称弹栈，从栈中删除一个元素

二、顺序栈

栈的顺序存储结构，简称为顺序栈，和线性表很类似，是用一维数组来存储栈。

1.定义

#define STACKSIZE 100
typedef int DataType;
typedef struct
{
    DataType data[STACKSIZE]; //数组
    int top; //栈顶指针
}SeqStack;

2.栈的初始化操作

void initstakk(SeqStack* s) 
{
    s->top = -1;
}

初始化时，使栈顶指针为-1，每添加一个元素，栈顶指针top加1，假如添加了1、2、3三个元素，top就是从-1变为2。

3.删除栈中所有元素

void clearstack(SeqStack* s) //删除栈中所有元素
{
    s->top = -1;
}

删除时，直接使栈顶指针等于-1，前面添加的元素就被删除了。

4.判断栈是否为空

bool stackempty(SeqStack* s)
{
    return s->top == -1; //栈定指针等于-1时，栈为空，返回true，非空返回false
}

5.判断栈是否为满

bool stackfull(SeqStack* s)
{
    return s->top == STACKSIZE-1; //即判断栈顶指针是否指向数组最大下标
}

6.压栈

typedef int Status;
#define ERROR 1
#define OK 1
Status push(SeqStack* s,DataType e)
{
    if(stackfull(s))
    {
        return ERROR;
    }
    ++s->top; //top由-1改为0
    s->data[s->top] = e; //即s->data[0] = e
    return OK;
}

7.获取栈顶元素

Status getTop(SeqStack* s,DataType* e)
{
    if(stackempty(s))
    {
        return ERROR;
    }
    *e= s->data[s->top];
    return OK;
}

8.出栈

Status pop(SeqStack* s,DataType* e)
{
    if(s->top == -1)
    {
        return ERROR;
    }
    *e= s->data[s->top--];
    return OK;
}

9.获取栈中存储元素个数

int stackLength(SeqStack* s)
{
    return s->top + 1;
}

// An highlighted block
var foo = 'bar';

// An highlighted block
var foo = 'bar';

三、链栈

栈的链式存储结构，简称链栈，可以看作是一个单链表。

1.定义

typedef int DataType;
typedef struct
{
    DataType data;
    struct stackNode* next;
}StackNode;

typedef struct
{
    StackNode* top; //栈顶指针
    int size; //栈的元素个数
}Linkstack;

2.初始化操作

void initStack(LinkStack* s)
{
    s->top = NULL;
    s->count = 0;
}

3.判断栈是否为空

bool stackEmpty(LinkStack* s)
{
    //return s->count == 0 ? true:false;
    return s->count == 0;
}

4.压栈

Status push(LinkStack* s,DataType e)
{
    StackNode* n = (StackNode*)malloc(sizeof(StackNode));
    n->data = 0;
    n->next = s->top;
    s->top = n;
    s->count++;
    return OK;
}

5.删除栈中所有元素

void clearStack(LinkStack* s) 
{
    StackNode* p = s->top;
    while(p) //判断p是否为空，不为空执行循环
    {
        StackNode* q = p;
        p = p->next;
        free(q);
    }
    s->count = 0;
    s->top = NULL;
}

6.获取栈顶元素

DataType* getTop(LinkStack* s)
{
    if(stackEmpty(s)) //判断栈是否为空
    {
        return NULL;
    }
    return &s->top->data;;
}

注意无论取多少次，获得的元素都是相同的，栈顶指针不会移动。

7.出栈

Status pop(LinkStack* s,DataType* e) 
{
    if(stackEmpty(s)) //判断栈是否为空
    {
        return ERROR;
    }
    *e = s->top->data;
    
    StackNode* p = s->top;
    s->top = p->next;
    
    free(p);
    s->count--;
    return OK;
}

8.获取栈中元素个数

int stackLength(LinkStack* s) 
{
    return s->count;
}