【数据结构与算法】＜==＞栈

发布于：2023-01-22 ⋅ 阅读:(215) ⋅ 点赞:(0)

作者：旧梦拾遗186

专栏：数据结构成长日记

 

每日励志

没有一个冬天不可逾越，没有一个春天不会来临。最慢的步伐不是跬步，而是徘徊，最快的脚步不是冲刺，而是坚持。

前言：

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 。

目录

栈的概念及结构

栈的实现

test.c

Stack.c

Stack.h

测试

栈的OJ题

 

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 ）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 。

 

 

 

 

理解了栈的概念及其结构，我们可以连做一些比较常见的选择题：

1.一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

解析：非常简单，根据后进先出，选B

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

解析：学校的考试选择题最喜欢出这种了，我们可以边进边出，A、B、D是可以的。而对于C：要想出3，肯定要先入1、2、3，而要出1是不可能的，还有个2呢。

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。

 

 

 

 注意：

  • 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。

  • 栈的作用还是挺大的：递归如果深度太深，可以利用栈来实现非递归

  • 我们直接来进行栈的实现：数据结构这里不要直接去访问结构数据，我们最好还是通过函数接口进行访问

对于栈的插入操作，我们需要知道top的初始位置是在哪里，是-1呢还是0呢？

​ 

​ 

很明显，这里我们在初始化的时候设置成0了。同时，插入的时候我们需要去考虑有必要扩容的问题。

void Stackpush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capaticy)
	{
		int newcapaticy =ps->capaticy== 0 ? 4 : ps->capaticy * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newcapaticy);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("false");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capaticy = newcapaticy;
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}

 

test.c

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"

void TestStack()
{
	ST st;
	StackInit(&st);
	Stackpush(&st, 1);
	Stackpush(&st, 2);
	Stackpush(&st, 3);
	Stackpush(&st, 4);
	Stackpush(&st, 5);

	//访问栈
	while (!StackEmpty(&st))
	{
		printf("<==>%d ", StackTop(&st));
		Stackpop(&st);
	}
	//把栈顶数据拿出来
	printf("\n");
}

int main()
{
	TestStack();
	return 0;
}

​

 

Stack.c

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"
//初始化
void StackInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->capaticy = ps->top = 0;
	ps->a = NULL;
}
//销毁
void StackDestory(ST* ps)
{
	assert(ps);


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

void Stackpush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capaticy)
	{
		int newcapaticy =ps->capaticy== 0 ? 4 : ps->capaticy * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newcapaticy);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("false");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capaticy = newcapaticy;
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}
打印
//void Stackprint(ST* ps)
//{
//	assert(ps);
//	ps->top = 0;
//	while (ps->top!=ps->capaticy)
//	{
//		printf("<==>%d", ps->a[ps->top]);
//		ps->top++;
//	}
//}
//退栈
void Stackpop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	ps->top--;
}
//判断栈空
bool StackEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}
STDataType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	return ps->a[ps->top - 1];
}
int StackSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;

​

​ 

 ​

 

Stack.h

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>


typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;
	int capaticy;

}ST;

//初始化
void StackInit(ST* ps);
//销毁
void StackDestory(ST* ps);
//插入数据
void Stackpush(ST* ps, STDataType x);
打印
//void Stackprint(ST* ps);
//退栈
void Stackpop(ST* ps);
//判断栈空
bool StackEmpty(ST* ps);
//查看栈顶
STDataType StackTop(ST* ps);
//元素个数
int StackSize(ST* ps);

 

测试

栈的OJ题

20. 有效的括号icon-default.png?t=M666https://leetcode.cn/problems/valid-parentheses/

 

给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串 s ，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：

左括号必须用相同类型的右括号闭合。
左括号必须以正确的顺序闭合。
 

示例 1：

输入：s = "()"
输出：true
示例 2：

输入：s = "()[]{}"
输出：true
示例 3：

输入：s = "(]"
输出：false
示例 4：

输入：s = "([)]"
输出：false
示例 5：

输入：s = "{[]}"
输出：true
 

提示：

1 <= s.length <= 104
s 仅由括号 '()[]{}' 组成

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>

//静态栈
//#define N 100
//typedef int STDataType;
//typedef struct Stack
//{
//	STDataType a[N];
//	int top;
//}ST;


//动态栈
typedef char STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType*a;
	int top;
	int capacity;
}ST;

void StackInit(ST* ps);

void StackDestory(ST* ps);

void StackPush(ST* ps,STDataType x);

void StackPop(ST* ps);

STDataType StackTop(ST* ps);

bool StackEmpty(ST*ps);

int StackSize(ST* ps);

void StackInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

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

void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, newCapacity * sizeof(STDataType));
		if (NULL == tmp)
		{
			perror("malloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
	
}

void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	ps->top--;
}

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

bool StackEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}

int StackSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}
bool isValid(char * s){
    ST st;
    StackInit(&st);
    while(*s)
    {
        if(*s == '{' || *s=='[' ||*s=='(')
        {
            StackPush(&st,*s);
        }
        else
        {
            //可能只有右括号，而栈为空，数量不匹配
            if(StackEmpty(&st))
              return false;
            char top = StackTop(&st);
            StackPop(&st);
            if((*s == '}'&&top != '{')
            ||(*s == ']'&&top != '[')
            ||(*s == ')'&&top != '('))
            {
                return false;
            }
        }
        ++s;
    }
    //栈不为空，数量不匹配
    bool flag = StackEmpty(&st);
    StackDestory(&st);
    return flag;
}

 

 

 

 

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