数据结构——栈（C语言实现）

1.栈的概念及结构

栈：一种特殊的线性表，其只允许固定的一端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。栈中的数据元素遵循后进先出LIFO(Last In First Out)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。

2.栈的实现

栈的实现一般可以使用数组或者链表实现，相对而言数组的数组的结构实现更优一些，因为在数组上尾插尾删的代价更小。（1.数据操作量少;2.cpu高速缓存命中率更高，具体详情出门左转《顺序表与链表的比较》）

头文件：stack.h

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;//栈顶位置
	int capacity;//容量
}ST;
//初始化栈
void StackInit(ST* ps);
//销毁栈
void StackDestroy(ST* ps);
//入栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x);
//出栈
void StackPop(ST* ps);
//检测栈是否为空，为空返回1
bool StackEmpty(ST* ps);
//获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* ps);
//获取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps);

源文件：stack.c

#include"Stack.h"
void StackInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = -1;
}
void StackDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->capacity = 0;
	ps->top = -1;
}
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top + 1 == ps->capacity)
	{
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		ps->a = (STDataType*)realloc(ps->a, newCapacity * sizeof(STDataType));
		if (ps->a == NULL)
		{
			printf("realloc fail\n");
			exit(-1);
		}
		ps->capacity = newCapacity;
	}
	ps->top++;
	ps->a[ps->top] = x;
}void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top >= 0);
	ps->top--;
}
bool StackEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == -1;
}
int StackSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top + 1;
}
STDataType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top >= 0);
	return ps->a[ps->top];
}

测试文件：test.c

#include "Stack.h"
void TestStack()
{
	ST st;
	StackInit(&st);
	StackPush(&st, 1);//入栈
	StackPush(&st, 2);
	StackPush(&st, 3);
	StackPush(&st, 4);
	while (!StackEmpty(&st))//出栈并打印出栈元素
	{
		printf("%d ", StackTop(&st));
		StackPop(&st);
	}
	printf("\n");
	StackDestroy(&st);
}
int main()
{
	TestStack();
	return 0;
}

运行结果

 出栈顺序恰好与入栈顺序相反。