数据结构---栈的实现

 

 

一、栈的定义

1、栈是限定仅在表尾进行插入删除操作的线性操作。

（栈类似于子弹弹夹中的子弹一样，先进去的后出来，后进去的要先出来。）

在我们软件应用中，栈这种后进先出的数据结构是非常普。比如你用浏览器上网时，不管用什么浏览器，都有一个“后退键”，你单击后可以按访问顺序的逆序加载浏览过的网页。再一个撤销操作也是用栈这样的方式实现的。

2、我们把允许插入和删除的一端称之为栈顶（top），另一端称作栈底（bottom），不含任何数据元素的栈称为空栈。栈又称为后进先出（Last in First Out）的线性表，简称：LIFO结构。

3、栈是一个线性表，也就是说，栈元素具有线性关系，即前驱后继关系。只不过它是一种特殊的线性表而已。定义中说是在线性表尾进行插入和删除操作，这里表尾是指栈顶，而不是栈底。

它的特殊之处就在于限制了这个线性表的的插入和删除位置，它始终只在栈顶进行，这也就使得：栈底是固定的，最先进栈的只能在栈底。

4、栈的插入操作，叫做进栈，也称为压栈，入栈；栈的删除操作，叫做出栈，也有的叫弹栈。

二、栈的实现

（这里我们用数组来实现，链表空间开销更大）

1、栈的初始化：

先定义栈的结构：

//定义栈的结构
typedef int STDatatype;
typedef struct Stack
{STDatatype* arr;int top;int capacity;}ST;

 

//初始化
void StackInit(ST* ps)
{ps->arr = NULL;ps->top = ps->capacity = 0;
}

这里top用来标记栈顶元素在数组中的位置。

2、入栈

void StackPush(ST* ps, STDatatype x)
{assert(ps);if (ps->top == ps->capacity) {//增容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;}ps->arr[ps->top++] = x;
}

 

3、销毁栈

//销毁
void StackDestroy(ST* ps)
{if (ps->arr)free(ps->arr);ps->arr = NULL;ps->top = ps->capacity = 0;
}

 

4、判断栈是否为空

//判断栈是否为空
bool StackEmpty(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top == 0;
}

 

5、出栈

//出栈
void StackPop(ST* ps)
{assert(!StackEmpty(ps));--ps->top;
}

 

6、取栈顶元素

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

 

7、取栈顶有效元素

//获取栈中的有效元素
int StackSize(ST* ps)
{return ps->top;
}

三、栈的作用

栈的引入简化了程序设计的问题，划分了不同关注层次，使得思考范围缩小，更加聚焦于我们要解决的问题核心。