【数据结构初阶】--栈和队列(一)
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前言： 前面我们学习完了顺序表和链表，那么接下来我们会继续学习栈和队列的知识，还是和之前一样会完全实现一遍，有了前面的基础其实栈和队列的实现会轻松很多的
目录
一.栈的概念和结构
二.栈的初始化和销毁
三.栈的入栈和出栈
入栈：
出栈：
四.取栈顶元素和获取栈中有效元素个数
取栈顶元素：
获取栈中元素个数：
五.代码展现
Stack.h：
Stack.c：
test.c：
一.栈的概念和结构
--栈：一种特殊的线性表，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。
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。
我们可以把栈的结构想成水杯，杯底是封闭的，接水和倒水都在杯顶
--我们栈的实现一般可以使用数据或者链表实现，相对而言数组的结构实现更优一些。我们将数组的尾部作为栈顶，数组首部作为栈底，数组的尾部操作时间复杂度都是O(1)。其实链表使用头部操作也可以，但是综合空间来说使用数组更优一点
--我们先来看下栈的结构的定义
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{STDataType* arr;int top;int capacity;
}ST;二.栈的初始化和销毁
初始化：
//初始化
void STInit(ST* ps)
{ps->arr = NULL;ps->top = ps->capacity = 0;
}销毁：
//销毁
void STDestory(ST* ps)
{if (ps->arr)free(ps->arr);ps->arr = NULL;ps->top = 0;ps->capacity = 0;
}重点提示：
栈的创建和销毁都是跟顺序表差不多的，没有很大的区别，为了区分我们把size这里定义的是top
三.栈的入栈和出栈
--栈的入栈和出栈操作我们实现起来也都很简单，我们直接来看看吧
入栈：
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{assert(ps);//检查空间//空间不够就增容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 = newcapacity;}//空间足够ps->arr[ps->top++] = x;
}看到这些代码，大家应该都不会很陌生，跟顺序表一样，空间足够直接尾部插入一个数据，top++，空间不够就扩容，扩容操作和顺序表是一模一样，不是很了解的可以看下博主前面顺序表实现的博客
--在实现出栈之前，我们先要实现一个判空操作的接口
//判空
bool STEmpty(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top == 0;
}如果top为0，就证明了栈为空
出栈：
//出栈
void STPop(ST* ps)
{assert(!STEmpty(ps));ps->top--;
}栈不为空，就直接ps->top--就ok了，不需要其它的操作，实现起来很方便
四.取栈顶元素和获取栈中有效元素个数
--取栈顶元素实现了之后，我们就可以在test.c中实现取栈顶元素，打印再出栈的操作了，可以观察一下我们栈的先进后出特性
取栈顶元素：
//取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{assert(!STEmpty(ps));return ps->arr[ps->top - 1];;
}注意这里取出来的一定是下标为ps->top-1的元素
test.c：
#include"stack.h"void test1()
{ST ps;STInit(&ps);//入栈STPush(&ps, 1);STPush(&ps, 2);STPush(&ps, 3);STPush(&ps, 4);while (!STEmpty(&ps)){//取栈顶元素，打印STDataType top = STTop(&ps);printf("%d ", top);//出栈STPop(&ps);}printf("\n");//销毁STDestory(&ps);
}int main()
{test1();
}--测试完成，打印没有问题，先进的后出，退出码为0
获取栈中元素个数：
//求栈中有效数据个数
int STSize(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top;
}这个实现起来也是非常简单了，直接返回ps->top刚好就是有效元素个数
五.代码展现
Stack.h：
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{STDataType* arr;int top;int capacity;
}ST;//初始化
void STInit(ST* ps);
//销毁
void STDestory(ST* ps);
//入栈
void STPush(ST* ps, STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* ps);
//取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps);
//判空
bool STEmpty(ST* ps);
//求栈中有效数据个数
int STSize(ST* ps);
Stack.c：
#include"stack.h"//初始化
void STInit(ST* ps)
{ps->arr = NULL;ps->top = ps->capacity = 0;
}//销毁
void STDestory(ST* ps)
{if (ps->arr)free(ps->arr);ps->arr = NULL;ps->top = 0;ps->capacity = 0;
}//入栈
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{assert(ps);//检查空间//空间不够就增容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 = newcapacity;}//空间足够ps->arr[ps->top++] = x;
}//判空
bool STEmpty(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top == 0;
}
//出栈
void STPop(ST* ps)
{assert(!STEmpty(ps));ps->top--;
}//取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{assert(!STEmpty(ps));return ps->arr[ps->top - 1];;
}//求栈中有效数据个数
int STSize(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top;
}
test.c：
#include"stack.h"void test1()
{ST ps;STInit(&ps);//入栈STPush(&ps, 1);STPush(&ps, 2);STPush(&ps, 3);STPush(&ps, 4);while (!STEmpty(&ps)){//取栈顶元素，打印STDataType top = STTop(&ps);printf("%d ", top);//出栈STPop(&ps);}printf("\n");//销毁STDestory(&ps);
}int main()
{test1();
}往期回顾：
【数据结构初阶】--单链表(二)
【数据结构初阶】--双向链表(一)
【数据结构初阶】--双向链表(二)
结语：这篇博客我们完成了栈这个数据结构的实现，大家可以发现，有了前面的基础我们再来实现起来简直就是如鱼得水，很顺畅。那么我们在下篇博客中会继续队列这个数据结构的实现，如果文章对你有帮助的话，欢迎评论，点赞，收藏加关注，感谢大家的支持