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1. 栈的概念

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。
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。

遵循的原则是：后进先出。

2. 栈的分类

栈的实现有3种方式：

2.1 数组栈：栈底是数组头，栈顶是数组尾。

2.2 链式栈：

1）双向链表实现： 栈顶可以是尾也可以是头

2）单向链表实现： 栈顶只能是头（开销小）

栈的实现一般可以使用以上方式实现，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。

3. 栈的实现（数组栈）

下面将其分为3个模块进行实现Stack.h，Stack.c，test.c

3.1 接口设计（Stack.h）

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>typedef int STDataType;typedef struct Stack
{STDataType *a;//这里是可以指向栈顶的，那下面的写法就要做对应修改int top;		//这里则是标识栈顶位置下一个int capacity;
}ST;//初始化销毁扩容
void STInit(ST* pst);
void STDestroy(ST* pst);
void CheckCapacity(ST* pst);
//栈顶插入删除
void STPush(ST* pst, STDataType x);
void STPop(ST* pst);
//栈顶元素、空栈、大小
STDataType STTop(ST* pst);
bool STEmpty(ST* pst);
int STSize(ST* pst);

3.2 接口实现（Stack.c）

1）初始化销毁

这里需要讨论一些 top 的指向问题：

如果 top 指向栈顶元素位置，则初始化时 top = -1 ；这时要push时要先对 top ++后赋值。

如果 top 指向栈顶元素下一个位置，则初始化时 top == 0 ；这时要push时要先对 top 赋值后++。

这里采用第二种写法。

void STInit(ST* pst)
{assert(pst);pst->a = NULL;pst->capacity = 0;这里初始化为-1，表示指向栈顶元素//pst->top = 0;//这里初始化为0，表示指向栈顶下一个元素pst->top = 0;
}void STDestroy(ST* pst)
{assert(pst);free(pst->a);pst->a = NULL;pst->top = pst->capacity = 0;
}

2）栈顶插入删除

删除这里要判断 top > 0 ，和结构定义一致

void STCheckCapacity(ST* pst)
{if (pst->capacity == pst->top){int newCapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, newCapacity * sizeof(STDataType));if (tmp == NULL){perror("relloc fail\n");exit(-1);}pst->a = tmp;pst->capacity = newCapacity;}
}void STPush(ST* pst, STDataType x)
{assert(pst);STCheckCapacity(pst);pst->a[pst->top++] = x;
}void STPop(ST* pst)
{assert(pst);//不为空assert(pst->top > 0);pst->top--;
}

3）栈顶元素、空栈、大小

在判断空栈有个小技巧：即直接返回判断语句即可，因为他们的结果也是对或错

STDataType STTop(ST* pst)
{assert(pst);//不为空assert(pst->top > 0);return pst->a[pst->top - 1];
}bool STEmpty(ST* pst)
{assert(pst);1//if (pst->top == 0)//{//	return true;//}//else//{//	return false;//}2//return pst->top == 0 ? true : false;//3return pst->top == 0;
}int STSize(ST* pst)
{assert(pst);return pst->top;
}

3.3 完整代码

Stack.h

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>typedef int STDataType;typedef struct Stack
{STDataType *a;int top;		//标识栈顶位置int capacity;
}ST;//初始化销毁
void STInit(ST* pst);
void STDestroy(ST* pst);
void STCheckCapacity(ST* pst);
//栈进栈出
void STPush(ST* pst, STDataType x);
void STPop(ST* pst);
//栈顶元素、空栈、大小
STDataType STTop(ST* pst);
bool STEmpty(ST* pst);
int STSize(ST* pst);

Stack.c

#include "Stack.h"//初始化销毁
void STInit(ST* pst)
{assert(pst);pst->a = NULL;pst->capacity = 0;这里初始化为-1，表示指向栈顶元素//pst->top = 0;//这里初始化为0，表示指向栈顶下一个元素pst->top = 0;
}void STDestroy(ST* pst)
{assert(pst);free(pst->a);pst->a = NULL;pst->top = pst->capacity = 0;
}void STCheckCapacity(ST* pst)
{if (pst->capacity == pst->top){int newCapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, newCapacity * sizeof(STDataType));if (tmp == NULL){perror("relloc fail\n");exit(-1);}pst->a = tmp;pst->capacity = newCapacity;}
}//栈进栈出
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{assert(pst);STCheckCapacity(pst);pst->a[pst->top++] = x;
}void STPop(ST* pst)
{assert(pst);//不为空assert(pst->top > 0);pst->top--;
}//栈顶元素、空栈、大小
STDataType STTop(ST* pst)
{assert(pst);//不为空assert(pst->top > 0);return pst->a[pst->top - 1];
}bool STEmpty(ST* pst)
{assert(pst);1//if (pst->top == 0)//{//	return true;//}//else//{//	return false;//}2//return pst->top == 0 ? true : false;//3return pst->top == 0;
}int STSize(ST* pst)
{assert(pst);return pst->top;
}

test.c

#include "Stack.h"void STTest()
{ST s;STInit(&s);STPush(&s, 1);STPush(&s, 2);STPush(&s, 3);STPush(&s, 4);STPush(&s, 5);STPush(&s, 6);STPush(&s, 7);STPush(&s, 8);STPush(&s, 9);printf("栈顶元素是 %d, 栈个数为 %d\n", STTop(&s), STSize(&s));//访问栈只能先打印栈顶，然后出栈，然后继续访问//入栈顺序和出栈顺序是一对多的关系printf("打印栈全部元素: \n");while (!STEmpty(&s)){printf("%d ", STTop(&s));STPop(&s);}printf("\n");printf("销毁栈\n");STDestroy(&s);
}int main()
{STTest();return 0;
}

注意：

1）访问栈只能先打印栈顶，然后出栈，然后继续访问，访问完成栈也就为空了
2）入栈顺序和出栈顺序是一对多的关系，判断顺序可以模拟过程就能判断哪种顺序是错的

运行效果