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目录
一、前言
二、栈
🍎栈的概念
🍐栈的结构编辑
🍉栈的实现
🍊栈 各个接口的实现
⭕ 定义一个 栈 结构体
⭕栈 的初始化
⭕ 栈 的尾插
⭕ 栈 的尾删
⭕ 栈 内数据个数
⭕ 获取 栈 顶元素
⭕ 判断 栈 是否为空
⭕ 栈 数据的打印
三、栈 完整代码
🍇 Stack.h
🍋 Stack.c
🥝 Test.c
🍍代码运行界面
四、共勉
一、前言
在之前的几篇文章中已经详细讲解了线性表中的 顺序表、单链表。每一种不同的数据结构都有它独特的结构和应用之处，今天将再次给大家介绍一个新的线性表：栈。
栈在数据结构中又代表了什么呢？这里我将给大家依次解惑，让大家真正的搞懂数据结构，学起来才更有动力！
二、栈
🍎栈的概念
1️⃣栈：一种特殊的线性表，其中只允许在固定的一端进行插入和删除元素的操作。
2️⃣栈的原型：其中进行数据插入的和删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。
3️⃣栈的原则：栈中的数据元素遵守 后进先出（LIFO）的原则
🔑栈的两个经典操作：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）
🍐栈的结构
🍉栈的实现
💦 针对栈的实现，我们可以使用之前学习过的 链表 、顺序表都可以实现栈，但是我们需要考虑的是，之前学习的哪一种结构可以更高效的实现栈呢？
1️⃣ 链表：空间的利用率高，不用扩容，头插头删高效
2️⃣ 顺序表：空间利用率低，需要扩容，但是尾插尾删效率高
针对 栈的结构 我们不难看出 栈不管是插入数据，还是删除数据都是从栈顶进行操作（进行尾插，和尾删）。
🔑 尾插和尾删 在目前来看，顺序表的效率是最高的，所以我们选择使用顺序表来进行 栈的实现。
🍊栈 各个接口的实现
这里先建立三个文件夹：
1️⃣：Stack.h 文件，用于函数声明 2️⃣：Stack.c 文件，用于函数的定义
3️⃣：Test.c 文件，用于测试函数
建立三个文件的目的： 将 栈 作为以一个项目来进行书写，方便我们的学习和观察。
⭕ 定义一个 栈 结构体
🔑 栈的结构体由三个部分组成：
▶ ： 第一部分 动态数组 用来存储数据
▶ ： 第二部分 小标值 用来确定栈顶元素位置
▶ ： 第三部分 容量值 用来确定栈的元素个数
typedef int STDataType; // 定义数据类型
typedef struct Stack
{
STDataType* a; // 定义一个动态数组
STDataType top; // 用来确定栈顶位置（指向栈顶元素的下一个位置）
STDataType capacity; // 栈的容量
}ST; // ST 为结构体的缩写名
⭕栈 的初始化
🔑栈的初始化：主要是给 栈 一个地址空间，将栈中的数据数据全部清空，与便于后续的操作方便。
// 初始化栈
void STInit(ST* ps)
{
assert(ps); // 这里一定要断言，如果是空指针的话，就无法找到整个数组
ps->a = NULL;
ps->capacity = 0;
// 这里需要注意的是当 top=0 时指向的是栈顶元素的下一个位置
// top=-1 时指向的是栈顶元素
// 这里也可以理解为顺序表中 size 有效数据的意思
ps->top = 0;
}
⭕ 栈 的尾插
🔑 栈的尾插，需要判断 栈的容量是否已满，满了就取扩容，没满，则向栈顶插入数据即可
// 栈的尾插
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
// 此时需要保证传入的栈，不是空
assert(ps);
// 扩容
// 判断是否需要扩容
if (ps->top == ps->capacity)
{
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
STDataType* temp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newcapacity);
// 防止返回的是空指针
if (temp == NULL)
{
perror("realloc fail!");
exit(-1);
}
ps->a = temp;
ps->capacity = newcapacity;
}
// 进行尾插数据
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
⭕ 栈 的尾删
🔑 栈 的尾删，只需要将栈顶的数据移除即可。
注意：一定要保证栈顶有数据
// 栈的删除
void STPop(ST* ps)
{
assert(ps);
// 只需要删除栈顶的数据即可
// 需要判断栈内是否还有数据
assert(ps->top > 0);
ps->top--;
}
⭕ 栈 内数据个数
🔑 统计 栈 内个数即可
// 栈内数据的个数
int STSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
⭕ 获取 栈 顶元素
🔑 返回栈顶元素即可
// 获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);
return ps->a[ps->top - 1];
}
⭕ 判断 栈 是否为空
🔑 栈为空（栈顶的top是否等于0）
// 判断栈是否为空
bool STEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
⭕ 栈 的销毁
🔑 栈的销毁，需要将动态数组的头指针 free 掉，结构体其他元素置0.
// 栈的销毁
void STDestory(ST* ps)
{
assert(ps);
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->capacity = ps->top = 0;
}
⭕ 栈 数据的打印
// 打印栈
void STPrint(ST* ps)
{
assert(ps);
while (!STEmpty(ps))
{
// 打印栈顶
printf("%d ", STTop(ps));
// 一边出数据一边删数据（满足后进先出）
STPop(ps);
}
printf("\n");
}
三、栈 完整代码
🍇 Stack.h
#include
#include
#include
#include
#include
// 静态的栈
//#define N 10
//struct Stack
//{
// int a[N]; 定义了一个指定好大小的数组
// int size;
//};
// 动态栈
// 栈可以选择链表也可以选择数组，为什么要选择动态数组呢
// 因为数组的尾插和尾删效率比较高，而栈刚刚好，是先进后出，并且只能从一端进，一端出（栈顶）
typedef int STDataType; // 定义数据类型
typedef struct Stack
{
STDataType* a; // 定义一个动态数组
STDataType top; // 用来确定栈顶位置（指向栈顶元素的下一个位置）
STDataType capacity; // 栈的容量
}ST; // ST 为结构体的缩写名
// 初始化栈
void STInit(ST* ps);
// 栈的销毁
void STDestory(ST* ps);
// 栈只能从栈顶入栈，只能从栈顶出栈
// 栈的尾插
void STPush(ST* ps, STDataType x);
// 栈的删除
void STPop(ST* ps);
// 栈的个数
int STSize(ST* ps);
// 判断栈是否为空
bool STEmpty(ST* ps);
// 打印栈
void STPrint(ST* ps);
// 获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps);
🍋 Stack.c
#include "Stack.h"
#include
// 初始化栈
void STInit(ST* ps)
{
assert(ps); // 这里一定要断言，如果是空指针的话，就无法找到整个数组
ps->a = NULL;
ps->capacity = 0;
// 这里需要注意的是当 top=0 时指向的是栈顶元素的下一个位置
// top=-1 时指向的是栈顶元素
// 这里也可以理解为顺序表中 size 有效数据的意思
ps->top = 0;
}
// 栈的销毁
void STDestory(ST* ps)
{
assert(ps);
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->capacity = ps->top = 0;
}
// 栈的尾插
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
// 此时需要保证传入的栈，不是空
assert(ps);
// 扩容
// 判断是否需要扩容
if (ps->top == ps->capacity)
{
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
STDataType* temp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newcapacity);
// 防止返回的是空指针
if (temp == NULL)
{
perror("realloc fail!");
exit(-1);
}
ps->a = temp;
ps->capacity = newcapacity;
}
// 进行尾插数据
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
// 栈的删除
void STPop(ST* ps)
{
assert(ps);
// 只需要删除栈顶的数据即可
// 需要判断栈内是否还有数据
assert(ps->top > 0);
ps->top--;
}
// 栈内数据的个数
int STSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
// 判断栈是否为空
bool STEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
// 打印栈
void STPrint(ST* ps)
{
assert(ps);
while (!STEmpty(ps))
{
// 打印栈顶
printf("%d ", STTop(ps));
// 一边出数据一边删数据（满足后进先出）
STPop(ps);
}
printf("\n");
}
// 获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);
return ps->a[ps->top - 1];
}
🥝 Test.c
// 栈 ：
// 有数组栈（尾插尾删效率高） 和 链式栈
// 用数组实现栈更优一点
#include "Stack.h"
#include
// 尾插测试
void Test1()
{
// 定义一个结构体变量
// 要改变这个结构体变量，就要在形参上 传递 结构体变量的地址
ST ps;
// 进行初始化
STInit(&ps);
// 将结构体变量的地址给给尾插函数
printf("********************测试队列*****************\n");
printf("\n");
printf("********************进行尾插*****************\n");
printf("\n");
printf("********************尾插1 2 3 4 5\n");
printf("\n");
STPush(&ps, 1);
STPush(&ps, 2);
STPush(&ps, 3);
STPush(&ps, 4);
STPush(&ps, 5);
printf("****输出（满足后进先出原则）\n");
printf("\n");
STPrint(&ps);
// 销毁（防止内存泄露）
STDestory(&ps);
}
// 尾删测试
void Test2()
{
// 定义一个结构体变量
ST ps;
// 进行初始化
STInit(&ps);
// 将结构体变量的地址给给尾插函数
STPush(&ps, 1);
STPush(&ps, 1);
STPush(&ps, 1);
STPop(&ps);
STPrint(&ps);
// 销毁（防止内存泄露）
STDestory(&ps);
}
int main()
{
Test1();
return 0;
}
🍍代码运行界面
四、共勉
以下就是我对数据结构-----栈的理解，如果有不懂和发现问题的小伙伴，请在评论区说出来哦，同时我还会继续更新对数据结构-----队列的理解，请持续关注我哦！！！
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