数据与结构--栈

1、栈的概念及结构

栈（Stack）：是只允许在一端进行插入或删除的线性表。首先栈是一种线性表，但限定这种线性表只能在某一端进行插入和删除操作。

栈顶（Top）：线性表允许进行插入删除的那一端。
栈底（Bottom）：固定的，不允许进行插入和删除的另一端。
空栈：不含任何元素的空表。

栈又称为后进先出（Last In First Out）的线性表，简称LIFO结构

2、栈的实现

创建栈

    首先，我们需要用结构体创建一个栈，这个结构体需要包括栈的基本内容（栈，栈顶，栈的容量）。

typedef int STDataType;//栈中存储的元素类型（这里用整型举例）

typedef struct Stack
{
	int* _a;//带_是指结构体成员，这里我们前面带_
	int* _top;//栈顶
	int _capacity;//容量
}Stack;

实现接口

void StackInit(Stack* pst);//初始化
void StackDestory(Stack* pst);//销毁
void StackPush(Stack* pst);//入栈
void StackPop(Stack* pst);//出栈
void StackSize(Stack* pst);//获取栈个数
int StackEmpty(Stack* pst);//返回1是空，返回零是非空
STDataType StackTop(Stack* pst);//获取栈顶的数据

初始化栈

void StackInit(Stack* pst)//初始化
{
	assert(pst);
	pst->_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);
	pst->_top = 0;
	pst->_capacity = 4;
}

销毁栈

因为栈的内存空间是动态开辟出来的，当我们使用完后必须释放其内存空间，避免内存泄漏。

void StackDestory(Stack* pst)//销毁
{
	assert(pst);
	free(pst->_a);//释放栈
	pst->_a = NULL;//即使置空
	pst->_top = pst->_capacity = 0;//栈顶和容量置为0
}

入栈

进行入栈操作前，我们需要检测栈的当前状态，若已满，则需要先对其进行增容，然后才能进行入栈操作。

void StackPush(Stack* pst)//入栈
{
	assert(pst);
	if (pst->_top == pst->_capacity)
	{
		pst->_capacity *= 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->_a, sizeof(STDataType) * pst->_capacity * 2);
		if (tmp == NULL)
		{
			printf("内存不足\n");
			exit(-1);
		}
		else
		{
			pst->_a = tmp;
		}
	}
}

出栈

出栈操作比较简单，即让栈顶的位置向下移动一位即可。但需检测栈是否为空，若为空，则不能进行出栈操作。

void StackPop(Stack* pst)//出栈
{
	assert(pst);
	assert(pst->_top > 0);
	--pst->_top;
}

获取栈中有效元素个数

因为top记录的是栈顶，使用top的值便代表栈中有效元素的个数。

void StackSize(Stack* pst)//获取栈个数
{
	assert(pst);
	return pst->_top;
}

检查是否为空

检测栈是否为空，即判断栈顶的位置是否是0即可。若栈顶是0，则栈为空。

int StackEmpty(Stack* pst)//返回1是空，返回零是非空
{
	assert(pst);
	return pst->_top == 0 ? 1 : 0;
}

获取栈顶元素

获取栈顶元素，即获取栈的最上方的元素。若栈为空，则不能获取。

STDataType StackTop(Stack* pst)//获取栈顶的数据
{
	assert(pst);
	assert(pst->_top > 0);

	return pst->_a[pst->_top - 1];
}