【线性表】之栈(C语言)

栈

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• ​​初始化​​
• ​​销毁​​
• ​​入栈​​
• ​​出栈​​
• ​​返回栈顶元素​​
• ​​返回栈中元素个数​​
• ​​判断栈是否为空​​
• ​​调用​​

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回顾

顺序表和链表的区别和联系

顺序表：

优点：空间连续支持随机访问。

缺点：1.中间或前面的插入删除时间复杂度O(N)。

2.增容的代价比较大

链表(带头双向循环)：

缺点：

以借点为单位存储，不支持随机访问。

优点：

1.任意位置插入删除时间复杂度为O(1)

2.没有增容消耗，按需申请结点空间，不用了直接释放。

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栈

栈也是线性表，在逻辑上还是挨着放的。

栈的概念以及结构

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。

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。

实现方式：

1. 数组实现

总结：

相当于之前顺序表的尾插尾删，用尾做栈顶，非常合适，唯一缺陷就是，空间不够需要增容(影响不大)。

(顺序表——​​【线性表】之顺序表_半生瓜のblog-CSDN博客​​)

2. 链表实现

出数据得找到前一个，这样的话用双向链表更好一些。

(所以说数据结构并没有规定用什么方法实现，只要能实现就行，对比的就是效率而已。)

也可以将单链表反过来。

总结：

如果用尾插做栈顶，用双向链表更好。

如果用单链表实现，就用头去做栈顶，这样入栈和出栈效率都是O(1)。

整体来说数组的效率更优一些。

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结构定义

typedef int StackDataType;
typedef struct Stack
{
  StackDataType* arry;
  int top;//指向栈顶
  int capacity;//栈的容量——能放几个数据
}Stack;

初始化

如果初识的top给0，意味着top指向栈顶的元素的下一个，top给-1，top指向栈顶元素。

一定不能为空的东西，可以使用断言来处理。OJ题不可以使用断言。

void StackInit(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  ps->arry = (StackDataType*)malloc(sizeof(StackDataType)*4);
  if (ps->arry == NULL)
  {
    printf("malloc fail");
    exit(-1);
  }
  ps->capacity = 4;
  ps->top = 0;
}

销毁

void StackDestory(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  free(ps->arry);
  ps->arry = NULL;
  ps->top = ps->capacity =0 ;
}

入栈

void StackPush(Stack* ps, StackDataType x)
{
  assert(ps);
  //满了
  if (ps->top == ps->capacity)
  {
    StackDataType* tmp = (StackDataType*)realloc(ps->arry, ps->capacity * 2 * sizeof(StackDataType));
    if (tmp == NULL)
    {
      printf("realloc fail");
      exit(-1);
    }
    else
    {
      ps->arry = tmp;
      ps->capacity *= 2;
    }
  }
  ps->arry[ps->top] = x;
  ps->top++;
}

出栈

void StackPop(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  //如果栈空了调用top，直接终止程序报错
  assert(ps->top > 0);
  ps->top--;
}

返回栈顶元素

StackDataType StackTop(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  assert(ps->top > 0);
  return ps->arry[ps->top - 1];
}

返回栈中元素个数

int StackSize(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  return ps->top;
}

判断栈是否为空

bool StackEmpty(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  return ps->top == 0;//真为空，假为非空。
}

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小提示:

上面有的函数只有两行代码，如果直接用里面的那句代码，可以吗？
可以，但是不好，通过那句代码访问到，但严格来说你不应该去访问，这是一种耦合，耦合就是一种强关联，
调用函数，无需去想top在0还是在-1，只管用就完事了。(有点软件工程的思想)

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调用

int main(void)
{ 
  Stack ps;
  StackInit(&ps);
  StackPush(&ps,1);
  StackPush(&ps,2);
  StackPush(&ps,3);
  while (!StackEmpty(&ps))
  {
    printf("%d ", StackTop(&ps));
    //取完栈顶的数据，想取下一个，那就得删一下
    StackPop(&ps);
  }
  printf("\n");
  StackDestory(&ps);
  return  0;
}