数据结构——栈

栈的概念及结构

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：后进先出） 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。

栈的实现

数据结构

用数组实现的，因为要扩容所以要用动态数组，动态开辟空间，结构体内还需有容量capacity用来扩容，设置一个变量top来记录栈顶下标

typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	int* a;//动态数组存放数据，数据类型为STDataType 
	int top;//栈顶
	int capacity;//动态数组容量，用来扩容
}ST;
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栈的初始化

初始化首先的设定容量为4，然后top为初始值为0（top初始值为-1也可以，思路一样）top初始为0也就是top为下一个入栈的下标
结构为下图：

代码:

void STInit(ST* ps)//栈队列的初始化
{
	assert(ps);
	
	ps->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);//初始开辟4个数据类型大小的空间
	if (ps->a == NULL)
	{
		perror("malloc\n");
		return;
	}
	ps->top = 0;//top时栈顶元素下一个位置
	//ps->top = -1;//top时栈顶元素位置
	ps->capacity = 4;//初始为4
	
}

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栈的销毁

因为栈的实现是基于动态数组下开辟空间的，所以只需要释放动态指针即可
代码 :

void STDestory(ST* ps)//栈队列空间的销毁
{
	assert(ps);

	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->top = 0;
	ps->capacity = 0;

}
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入栈

入栈首先要考虑扩容问题，所以要先判断扩容
因为我设定的top为下一个栈顶的下标，所以直接对下标为top的元素赋值即可
细节直接看代码:

void STPush(ST* ps, STDataType x)//入栈
{
	assert(ps);
	//判断是否需要扩容
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		STDataType* temp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * ps->capacity * 2);//二倍扩容
		if (temp == NULL)
		{
			perror("realloc fail\n");
			return;
		}
		ps->a = temp;//realloc有可能开辟空间失败，开辟失败他会弄丢原来的地址，返回一个新的地址
		//所以创建一个临时指针变量来接受realloc的返回值，再赋值给ps->a
		temp = NULL;
		ps->capacity *= 2;//扩容2倍
	}
	//入栈
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}
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判断栈是否为空

出栈，访问栈顶元素等函数需要判断栈是否为空，所以用函数判断防止代码的冗余。返回布尔类型。

bool STEmpty(ST* ps)//判断栈队列是否为空，增容
{
	assert(ps);

	return ps->top == 0;//ps->top为0栈队列就为空
}
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出栈

首先判断栈是否为空，若为空责无法出栈。
出栈直接让top–即可，因为栈能直接访问的只有栈顶元素，让top–则无法访问后面的元素

void STPop(ST* ps)//出栈
{
	assert(ps);
	assert(!STEmpty(ps));

	ps->top--;
}
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返回栈的长度

直接上代码:

int STSize(ST* ps)//返回栈队列的长度
{
	assert(ps);//断言

	return ps->top;
}
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访问栈顶元素

因为top为下一个栈顶的下标，所以top-1为栈顶的下标。空栈没有栈顶元素。
细节看代码：

STDataType STTop(ST* ps)//访问栈顶元素Top
{
	assert(ps);//断言
	assert(!STEmpty(ps));//栈队列为空没有栈顶元素

	return ps->a[ps->a[ps->top - 1]];
	
}
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