【数据结构 C语言版】第四篇 栈、堆栈、Stack(超级详细版)

【数据结构 C语言版】第四篇 栈、堆栈、Stack

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（非常感谢这些博主们的文章，将我的一些疑问得到解决。）
参考博客链接或书籍名称《数据结构》陈越代码随想录总目录：目前数据结构文章太少，没有写。

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如果你c语言还有困难的话，请看我的博客：

【十万字+详解C/C++】C/C++目录（持续更新）_潮.eth的博客-CSDN博客

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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。

其实，我们日常生活中也可以看到堆栈的例子，比如，我们厨房中叠放的盘子，使用盘子（删除操作）时我们是从顶端拿走盘子，用完放回（插入操作）时也是放到顶端。

压栈：栈的插入操作叫做进栈（或者叫做压栈、入栈），入数据在栈顶。

出栈：栈的删除操作。出数据也在栈顶。

特点：后进先出，先进后出。

2.栈的实现（顺序存储）

由于栈是线性表，因而栈的存储结构可采用顺序和链式两种方式。顺序存储的栈称为顺序栈，链式存储的栈称为链栈。

2.1 栈的结构体

typedefint STDatatype;typedefstructStack{
    STDataType* a;//数组int top;//top-1就是栈顶的下标，a[top-1]就是栈顶元素int capacity;//代表栈的容量,表示能放多少数据}

注意：我们这里用top-1来表示栈顶的下标。好处：top就是当前栈存放数据的个数，并且top==capacity时，说明栈已经满了要开辟数据。

2.2 栈的接口

// 1.初始化栈 voidStackInit(Stack* ps);// 2.入栈 voidStackPush(Stack* ps, STDataType data);// 3.出栈 voidStackPop(Stack* ps);//4. 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps);// 5.获取栈中有效元素个数 intStackSize(Stack* ps);// 6.检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 。布尔值也是可以的。intStackEmpty(Stack* ps);// 7.销毁栈 voidStackDestroy(Stack* ps);//8.打印栈voidStackPrint(Stack* ps);

2.3 栈接口的实现

2.3.1 初始化栈

这里只需要把a置空，capacity跟top都置0就行。

voidStackInit(Stack* ps){assert(ps);
    ps->a =NULL;
    ps->capacity = ps->top =0;}

2.3.2 入栈

分两种情况看：空间不够与空间足够。

空间不够时，top与capacity相等，当然top与capacity等于0的时候也算进去了。

空间足够时，直接赋值即可。

voidStackPush(Stack* ps, STDataType data){assert(ps);//如果内存不够开辟新的内存空间if(ps->top==ps->capacity){//假如capacity是0，那么就开辟4个空间,否则就开原来空间的2倍int newCapacity = ps->capacity ==0?4: ps->capacity *2;
        STDataType* tmp =(STDataType*)realloc(ps->a, newCapacity *sizeof(STDataType));
        ps->a = tmp;
        ps->capacity = newCapacity;}//在后面添加数据.//这里的top-1才是栈顶元素的位置.
    ps->a[ps->top]= data;
    ps->top++;}

还记得，为什么要开2倍吗？不会赶紧去看我的顺序表那章的博客吧。

2.3.3 检测栈是否为空

为了让出栈的代码写的方便些，我把检测栈是否为空放在前面。

检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 。布尔值也是可以的。

intStackEmpty(Stack* ps){assert(ps);//直接判断top是否为空，top实际充当了记录栈的个数的功能return(ps->top ==0);}

2.3.4 出栈

首先判断栈是否为空。

然后top值减1即可。

这里无法部分释放内存，如果能就神奇了。

voidStackPop(Stack* ps){assert(ps);//判断栈是否为空，为空就报错。assert(!StackEmpty(ps));--ps->top;}

2.3.5 获取栈顶元素

注意：top-1才是栈顶的下标，当然你也可以设计成top是栈的下标，top+1代表栈的有效元素个数。

STDataType StackTop(Stack* ps){assert(ps);assert(!StackEmpty(ps));return ps->a[ps->top -1];}

2.3.6 获取栈中有效元素个数

注意：在这里top可以代表栈中有效元素的个数。

STDataType StackTop(Stack* ps){assert(ps);return ps->top;}

2.3.7 销毁栈

开辟出的空间需要销毁，所以只需要销毁a。

其余参数置零即可。

voidStackDestroy(Stack* ps){assert(ps);free(ps->a);//为了保险起见，再赋值成NULL
    ps->a =NULL;
    ps->capacity = ps->top =0;}

2.3.8 打印栈

为了方便测试。

voidStackPrint(Stack* ps){assert(ps);printf("栈的信息  top:%d  capacity:%d  \n",ps->top,ps->capacity);printf("栈打印: ");for(int i =0; i < ps->top; i++){printf("%d ", ps->a[i]);}printf("\n\n");}

3.栈的题目(非编程题)

1.（《数据结构》陈越）[例3.5]如果将ABCD四个字符按顺序压入堆栈，是不是ABCD的所有排序都可能是出栈的序列？可以产生CABD这样的序列吗？

2.一个栈的初始状态为空。现将元素1、2、3、4、5、A、B、C、D、E依次入栈，然后再依次出栈，则元素出栈的顺序是（ ）。

A 12345ABCDE

B EDCBA54321

C ABCDE12345

D 54321EDCBA

这道题目的意思是，连续进，中途没有出栈。

2.若进栈序列为 1,2,3,4 ，进栈过程中可以出栈，则下列不可能的一个出栈序列是（）

A 1,4,3,2

B 2,3,4,1

C 3,1,4,2

D 3,4,2,1

A，太明显了，先进1，然后出1，连续进2,3,4，然后出4,3,2

B，同上。

C，第一个出来的是3，进栈1,2,3出栈3，然后第二个出栈的是1不行，答案错误

D，自己推吧。

【解题方法：】

就是根据答案逆推。

第一个出栈不是第一个的话，假设是第n个元素，那么在此出栈操作之前，进栈的就是1到n。

依次类推即可。

如果序号是正序的，那么就是进一个出一个。

假如序号是倒序的，那么就是进n个出n个。

这方法，小伙伴们听废了吗？

【本文完】