C语言实现栈及栈的详解

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时间:2023-07-24
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前言以及成型代码:

学习完数据表和链表以后我们来学习一个新的数据结构:栈 。  还是老套路先把成型代码给各位看关老爷呈上方便有一个初步了解。更重要的是可以方便CV工程师的工作

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;
	int capacity;
}ST;
// 初始化栈
void STInit(ST* pst);
// 销毁栈
void STDestroy(ST* pst);
// 添加数据
void STPush(ST* pst, STDataType x);
// 删除数据
void STPop(ST* pst);
// 弹出数据
STDataType STTop(ST* pst);
// 判断是否为空
bool STEmpty(ST* pst);
// 判断大小
int STSize(ST* pst);
void STInit(ST* pst)
{
	assert(pst);
	pst->a = NULL;
	pst->top = 0;
	pst->capacity = 0;
}
// 销毁栈
void STDestroy(ST* pst)
{
	assert(pst);
	free(pst->a);
	pst->a = NULL;
	pst->top = 0;
	pst->capacity = 0;
}
// 添加数据
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
	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("realloc fail");
			return;
		}
		pst->a = tmp;
		pst->capacity = newcapacity;
	}
	pst->a[pst->top] = x;
	pst->top++;
}
// 删除数据
void STPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!(STEmpty(pst)));
	pst->top--;
}
// 弹出数据
STDataType STTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!(STEmpty(pst)));
	return pst->a[pst->top - 1];
}
// 判断是否为空
bool STEmpty(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top == 0;
}
// 判断大小
int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top;
}

一、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

C语言实现栈及栈的详解

二、栈的实现

栈的实现一般可以使用数组或者链表实现,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。

C语言实现栈及栈的详解

C语言实现栈及栈的详解

 三、代码实现以及详细解释

1. 初步介绍

定义结构体,以及栈内数据类型初始化栈         void STInit(ST* pst);

销毁栈             void STDestroy(ST* pst);

添加数据         void STPush(ST* pst, STDataType x);

删除数据         void STPop(ST* pst);

弹出数据         STDataType STTop(ST* pst);

判断是否为空  bool STEmpty(ST* pst);

判断大小         int STSize(ST* pst);

2. 定义结构体,以及栈内数据类型

代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>
typedef int STDataType;  //定义栈内数据类型,方便后面修改
typedef struct Stack    //创建栈的基本结构
{
	STDataType* a;
	int top;
	int capacity;
}ST;    

这几行代码是栈的地基,也是这个结构中最简单的代码了。

3. 初始化栈 void STInit(ST* pst);

代码:

// 初始化栈
void STInit(ST* pst)
{
	assert(pst);   //判断是否为空指针
	pst->a = NULL; //栈为空的,所以先初始化为空指针
	pst->top = 0;  
	pst->capacity = 0;
}

初始化栈,顾名思义就是把栈的结构上面添加一些初始值。让前面的地基有框架。

4. 销毁栈 void STDestroy(ST* pst);

代码: 

// 销毁栈
void STDestroy(ST* pst)
{
	assert(pst);
	free(pst->a);  //释放指针
	pst->a = NULL; //置空指针a
	pst->top = 0;  //把栈顶的位置降低,释放数据
	pst->capacity = 0;//把栈的大小置为0
}

创建以后肯定是要销毁的,要不然就会造成内存泄漏。

5.添加数据 void STPush(ST* pst, STDataType x);

代码:

// 添加数据
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
	if (pst->capacity == pst->top)  //判断是否要扩容
	{
		int newcapacity = (pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2); //扩容步骤,当为空栈时扩基础的大小,不为空则扩成原来的二倍
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, newcapacity * sizeof(STDataType));//使用realloc扩出来一定的空间
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		pst->a = tmp;   //初始化这一块空间
		pst->capacity = newcapacity;
	}
	pst->a[pst->top] = x;  //把x的直插入到栈的顶部
	pst->top++;
}

添加数据也是很重要的一个步骤,这一步直接决定了这个栈的成功与否。添加的时候要首先判断后面的空间是否足够,够的话直接加上去,不够的话就扩容。

6.删除数据 void STPop(ST* pst);

// 删除数据
void STPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!(STEmpty(pst)));  //判断是否为空
	pst->top--;
}

删除数据的时候要借助后面的判空函数,为空就不能再删除了

7. 弹出数据 STDataType STTop(ST* pst);

代码:

// 弹出数据
STDataType STTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!(STEmpty(pst)));
	return pst->a[pst->top - 1];
}

弹出数据就是:调用完这个函数以后可以返回栈顶的值

8. 判断是否为空  bool STEmpty(ST* pst);

// 判断是否为空
bool STEmpty(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top == 0;//判空
}

判空就是看里面还有数据没有了,有的话返回false 没有数据也就是空值的状态就返回true

9. 判断大小 int STSize(ST* pst);

代码:

// 判断大小
int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top;
}

直接返回栈顶就可以了

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