栈的实现(C语言版)

本文介绍了栈这一数据结构的基本概念,包括后进先出的特性、数组和链式实现方式。详细讲解了栈的初始化、销毁、判断栈是否为空、删除(出栈)、获取栈顶元素、计算栈中元素个数以及插入(压栈)等操作。通过实例代码展示了栈的实现过程,强调了使用断言和封装函数以保持代码规范的重要性。

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大家好!这篇我们继续讲解数据结构里的栈。
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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。
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我们知道了栈的概念,现在就开始去实现它。

栈的实现

栈一般分为数组栈和链式栈
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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。

栈的结构

首先,我们来看一下栈的结构:

typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* arr;
	int top;//记录栈顶
	int capacity;
}ST;

和顺序表类似。

栈的初始化

在这里插入图片描述
这里的top也可以赋值-1,但意义不同。
在这里插入图片描述
top为0时,当数据放进去时,top++。
top为-1时,当top++后,数据才放进去时。

栈的销毁

栈的销毁也简单,直接看代码:

void StackDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->arr);
	ps->arr = NULL;
	
	ps->top = 0;
	ps->capacity = 0;
}

栈是否为空

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

	return ps->top == 0;
}

这里,我们先写栈是否为空这个函数,后面会用到。
我们直接用一个判断来返回就行了。

删除函数

void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));

	ps->top--;
}

这里我们用断言来判断栈是否为空,而不是用if(ps->top>0)来判断,这是为什么呢?
这和我们初始化有关:在上面初始化我们说到,初始化有两种方式。
1.top=0
2.top=-1
如果我们选择if语句,就不好了,因为如果创作者写初始化时用的是top=-1,那么使用者还要知道它里面的实现是什么样的。
但我们使用函数,就在StackEmpty函数里改,这样是比较规范的。

取栈顶的数据

STDataType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));

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

这里,我们还是使用StackEmpty函数,这样会比较规范。
这里的top指向的是栈顶元素下一个位置,所以我们取栈顶元素要-1。

栈里数据的个数

这里也是非常的简单,这里的top我们初始化的是0,它和顺序表里的size是相似的,所以top就是栈里数据的个数。

代码如下:

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

	return ps->top;
}

插入函数

它和顺序表的也是类似的,我们直接看代码:
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到这里,栈的实现就结束了,只要你会顺序表,栈的实现就会非常简单,如果大家觉得有帮助,希望大家能够支持一下,谢谢大家!
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