【初阶数据结构篇】栈的实现（附源码）

1.概念与结构

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LIFO（Last In First Out）的原则。（先进来的后出去，先出去的后进来）
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。

后来者居上

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。
顺序表的底层是数组 逻辑结构都是线性的
队列的底层是链表 逻辑上连续，物理上不一定连续

2.栈的实现

stack.h

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include<stdbool.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{STDataType* arr;STDataType capacity;/栈空间大小STDataType top;//有效数据个数
}ST;//初始化和销毁
void STInit(ST*);
void STDestroy(ST*);//栈顶---入数据,出数据
void StackPush(ST*, STDataType);//空间足够时，直接插入	
void StackPop(ST*);//直接栈顶--//判空
bool StackEmpty(ST*);//取栈顶元素
STDataType StackTop(ST*);//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST*);

test.c

void STTest01()
{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);STPop(&st);*/printf("size: %d\n", STSize(&st));while (!STEmpty(&st)){STDatatype data = STTop(&st);printf("%d ", data);STPop(&st);}printf("\n");printf("size: %d\n", STSize(&st));}
int main()
{STTest01();return 0;
}

stack.c
函数方法的实现
注意：在每一个方法的第一排都使用assert宏来判断ps是否为空（避免使用时传入空指针，后续解引用都会报错）

2.1栈的初始化和销毁

void STInit(ST* ps)
{assert(ps);ps->arr = NULL;ps->capacity = ps->top = 0;
}
void STDestroy(ST* ps)  
{assert(ps);if (ps->arr)   //检查ps的arr成员是否非空free(ps->arr);  //如果非空，使用free函数释放这块内存ps->arr = NULL;   //将ps的arr成员设置为NULL，表示不再指向任何动态分配的内存ps->top = ps->capacity = 0;  //将栈顶位置和栈容量重置为0
}

注意：栈的特性决定了它无法被遍历和随机访问和插入数据，只能在栈顶操作！！！所以打印方法不能和顺序表一样遍历,在后面会讲到

2.2栈顶插入和删除数据

2.2.1栈顶插入数据（压栈）

判断空间，二倍增容

void STPush(ST* ps, STDatatype x)
{assert(ps);//空间是否足够if (ps->top == ps->capacity){int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;STDatatype* tmp = (STDatatype*)realloc(ps->arr, newcapacity * sizeof(STDatatype));if (tmp == NULL){perror("realloc fail!");exit(1);}ps->arr = tmp;ps->capacity = 2 * newcapacity;}ps->arr[ps->top++] = x;
}

2.2.2 栈顶删除数据（出栈）

先判空，再删除

//删除数据的时候先判断栈是否为空
bool STEmpty(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top == 0;
}

//出栈    栈顶  入数据 出数据
void STPop(ST* ps)
{assert(ps);assert(!STEmpty(ps));--(ps->top);   //只让top--即可，不影响后来的插入，因为数据会覆盖
}

2.3 取栈顶数据

//取栈顶元素
STDatatype STTop(ST* ps)
{assert(ps);assert(!STEmpty(ps));return ps->arr[ps->top - 1];
}

2.4 获取栈的有效数据个数

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

2.5 打印栈中数据

栈不能通过遍历来打印，所以只有通过循环取栈顶元素后再让其出栈的方式来依次打印，打印完了栈也为空了

while (!STEmpty(&ST))
{STDatatype data = STPop(&ST);printf("%d ", data);STPop(&ST);
}

希望大家多多指正
stack.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"stack.h"
//初始和销毁栈
void STInit(ST* ps)
{assert(ps);ps->arr = NULL;ps->capacity = ps->top = 0;
}
void STDestroy(ST* ps)  
{assert(ps);if (ps->arr)   //检查ps的arr成员是否非空free(ps->arr);  //如果非空，使用free函数释放这块内存ps->arr = NULL;   //将ps的arr成员设置为NULL，表示不再指向任何动态分配的内存ps->top = ps->capacity = 0;  //将栈顶位置和栈容量重置为0
}//入栈
void STPush(ST* ps, STDatatype x)
{assert(ps);//空间是否足够if (ps->top == ps->capacity){int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;STDatatype* tmp = (STDatatype*)realloc(ps->arr, newcapacity * sizeof(STDatatype));if (tmp == NULL){perror("realloc fail!");exit(1);}ps->arr = tmp;ps->capacity = 2 * newcapacity;}ps->arr[ps->top++] = x;
}
//删除数据的时候先判断栈是否为空
bool STEmpty(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top == 0;
}
//出栈    栈顶  入数据 出数据
void STPop(ST* ps)
{assert(ps);assert(!STEmpty(ps));--(ps->top);   //只让top--即可，不影响后来的插入，因为数据会覆盖
}
//取栈顶元素
STDatatype STTop(ST* ps)
{assert(ps);assert(!STEmpty(ps));return ps->arr[ps->top - 1];
}
//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps)
{return ps->top;
}
栈不能通过遍历来打印，所以只有通过循环取栈顶元素后再让其出栈的方式来依次打印，打印完了栈也为空了！
while (!STEmpty(&ST))
{STDatatype data = STPop(&ST);printf("%d ", data);STPop(&ST);
}