数据结构学习：栈

一、栈的概念

1. 栈是只能在固定的一端进行插入和删除操作的受限线性表。
2. 进行插入删除操作的一端叫做栈顶，另一端叫做栈底。
3. 栈的插入操作：入栈（进栈、压栈），入数据在栈顶。
4. 栈的删除操作：出栈，出数据也在栈顶。
5. 栈的特性：后进先出（Last In First out，LIFO），符合这个特性的问题就可以考虑使用栈来解决。，比如括号匹配、后缀表达式求值。

二、栈的基本操作

1. 初始化一个栈
2. 销毁栈
3. 入栈操作
4. 判断栈是否为空，后续的出栈和取栈顶元素都需要在栈非空情况下实现。
5. 出栈操作
6. 取栈顶元素

栈的实现可以用数组（顺序栈）或链表（链式栈）实现，这里选择用动态数组实现。

三、栈的实现

1.栈声明Stack.h

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

typedef int STDataType;

//定义栈的结构
typedef struct Stack
{
	STDataType* arr;	//动态分配栈的空间，底层是数组
	int top;//栈顶，始终指向栈顶位置（其实相当于顺序表的size，改个名字），有效数据个数
	int capacity;		//栈的容量
}ST;

//初始化
void STInit(ST* ps);

//销毁
void STDestroy(ST* ps);

//栈插入和删除只能在栈顶
//入栈
void STPush(ST* ps, STDataType x);

//判断栈是否为空,出栈和取栈顶元素都要在栈非空的情况下才能操作
bool STEmpty(ST* ps);

//出栈--栈顶
void STPop(ST* ps);

//取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps);

//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps);

2.栈实现Stack.c

#include "Stack.h"

//初始化
void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);

	ps->arr = NULL;
	//在这里将top和capacity分开赋值
	//方便后续使用C++的缺省函数来实现空间分配
	//当我们知道具体要多少空间时直接传参，不知道就用默认参数。
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}

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

	if (ps->arr)	//记得判断!!!
	{
		free(ps->arr);
	}
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}

//栈插入和删除只能在栈顶
//入栈
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);

	//空间不够--增容
	//"=="才是等于
	if (ps->capacity == ps->top)
	{
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		STDataType* temp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(STDataType));
		if (temp == NULL)
		{
			perror("realloc is fail!");
			exit(1);
		}
		ps->arr = temp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}

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

//判断栈是否为空
//返回值是bool类型
bool STEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);

	return ps->top == 0;
}

//出栈--栈顶
void STPop(ST* ps)
{
	assert(!STEmpty(ps));

	--ps->top;
}

//取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{
	assert(!STEmpty(ps));	//栈为空，不能取元素

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

//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

3.测试test.c

#include "Stack.h"

void test();

int main()
{
	test();

	return 0;
}

void test()
{
	ST st;
	STInit(&st);

	STPush(&st, 1);
	STPush(&st, 2);
	STPush(&st, 3);
	STPush(&st, 4);
	STPush(&st, 5);

	/*STPop(&st);
	STPop(&st);
	STPop(&st);
	STPop(&st);*/

	while (!STEmpty(&st))
	{
		//取栈顶元素
		STDataType top = STTop(&st);
		printf("%d ", top);

		STPop(&st);
	}
	printf("\n");

	STDestroy(&st);
}

4.调试结果