数据结构学习：栈（详细讲解）-EW帮帮网

栈的特点：先进后出。

入栈：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。

栈是和顺序表很像，我觉得是一种特殊的顺序表。栈只允许从一端进行插入和删除（访问一次就等于一次删除，就是出栈），但是可以同时进行插入和删除操作，不一定要把全部的数据入栈以后，再进行出栈。

●现实生活中栈的模型：弹夹，先装进去的子弹后出来，后装进去的子弹先被打出来。

●但是，下面的图形象化，更好理解。

上面的表示的就是栈只能从一边入，也只能从这一边出数据。但是我可以入一个就出一个。也可以入两个，然后出一个，然后在入栈。

🚗2.选择哪种数据结构实现栈：

我们知道，栈就是一种线性结构，但是前面我们学的线性结构有数组，链表。

🎉数组：

●物理（内存）上连续，逻辑上也连续：

数组的顺序存储结构，采用一组连续的内存来存储数据。

数组的线性关系是在内存（物理）上的相邻关系来表示数组的逻辑关系，也就是说，数组的连续和线性依靠的是内存的连续和线性。

●数组内存是连续的，所以可以随机访问，读取效率很高。

●数组在进行插入时，在下表为i的位置之前插入数据，需要把[i，n-1]的数据往后面移动，才能进行插入数据。但是如果在尾部插入就不需要对数组进行移动。

●数组在开辟的时候就要确定大小，如果是动态内存，后面进行增容的时候，还要考虑后面的空间知否足够，如果不足够，还要找一块新的内存，把之前的数据进行拷贝。因为是确定了大小了的，所以有时候会浪费空间。

🎉链表：

●物理（内存）上不连续，逻辑上连续：

链表是链式存储结构，链表的内存（物理）不一定是连续的，但是逻辑上是连续的。也就是可以通过节点一找到节点二，节点二可以找到节点……

●因为上面这种链式结构，所以链表的读取效率低，要读取数据，要去遍历链表。

●链表只是逻辑连续，所以在进行插入删除时也更方便。不需要对数据进行移动，只需要把新的节点与原来的链表建立联系。

●链表定义的时候，没有确定大小，所以链表的增容也更方便。

根据以上数组和链表的区别，我们可以思考在实现栈的时候，那种数据结构更好，因为栈只能在一端插入删除数据，插入删除数据的时候，只是在尾部进行插入删除，就不要去移动数据位置，这样我们就选择数组实现栈。

🚗3.栈的几个基本操作函数：

和顺序表和链表一样，都是自定义的结构体类型，所以我们要去实现一下它的几个基本函数。比如：栈的初始化，栈的销毁，入栈，出栈……

🎉1.栈的初始化：

//栈的初始化
void StackInit(Stack* ptr)
{
   assert(ptr);
   ptr->a = NULL;
   ptr->capacity = ptr->top = 0;
}

❗️注意：

1.一开始我们把top置为0，也就是说，没有数据的时候，top=0，top和元素个数的大小是一样的。

2.top=0，下次我们要插入数据的时候，也是在下标为0的位置进行插入，所以这是top表示的是栈顶元素的下一位。

3.如果我们一开始把top=-1，就表示当前栈顶元素的下标。插入一个元素以后，top=0，插入的数据下标也是0，所以这个时候的top表示栈顶元素的下标。

🎉2.栈的销毁：

//销毁栈
void StackDestroy(Stack* ptr)
{
   assert(ptr);
   free(ptr->a);
   ptr->a = NULL;
   ptr->capacity = ptr->top = 0;   //初始化时，top=0，表示指向栈顶的下一个元素
}

🎉3.栈的初始化：

//在栈顶插入元素
void StackPush(Stack* ptr, SLDataType x)
{
   assert(ptr);
   if (ptr->top == ptr->capacity)
   {
       int newcapacity = ptr->capacity == 0 ? 4 : ptr->capacity * 2;
       SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ptr->a, newcapacity*sizeof(SLDataType));
       if (tmp == NULL)
       {
           perror("realloc fail");
           return;
       }
       ptr->a = tmp;
       ptr->capacity = newcapacity;
   }
   ptr->a[ptr->top++] = x;
}

❗️注意：

1.因为我们在栈的初始化的时候，我们没有申请数组大小，所以我们在插入数据在进行判断是否数据已经存满的时候，我们要去考虑数据个数为0的情况。

🎉4.取栈顶元素：

//取栈顶元素
SLDataType StackTop(Stack* ptr)
{
   assert(ptr);
   assert(!StackEmpty(ptr));
   return ptr->a[ptr->top - 1];
}

🎉5.对栈判空，为空返回true，不为空返回false：

//栈判空
bool StackEmpty(Stack* ptr)
{
assert(ptr);
return ptr->top == 0;
}

🎉6.销毁栈顶元素：

//销毁栈顶元素
void StackPop(Stack* ptr)
{
   assert(ptr);
   assert(!StackEmpty(ptr));

   ptr->top--;
}

🎉7.获取栈里面的元素个数：

//获取栈里面元素个数
int StackSize(Stack* ptr)
{
assert(ptr);

return ptr->top;
}

说明：

上面有些函数只有一条语句，我们还写成函数的形式，看上去感觉没有必要。但是当我们把我们写的函数给别人用，别人只要调用这些函数就可以了，就不会出错。

比如：没有函数，让别人使用的时候，当别人要去栈顶的元素，别人就不知道到底是top指向栈顶元素的下标，还是top-1是栈顶元素的下标。因为top初始化为0时，top-1指向指向栈顶元素的下标，top初始化为-1时，top指向栈顶元素的下标。

🚗4.栈的总体代码：

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

typedef int SLDataType;

typedef struct Stack{
	SLDataType* a;
	int top;
	int capacity;
}Stack;

//对栈进行初始化
void StackInit(Stack* ptr);

//对栈进行销毁
void StackDestroy(Stack* ptr);

//在栈顶插入元素
void StackPush(Stack* ptr, SLDataType x);

//获取栈顶元素
SLDataType StackTop(Stack* ptr);

//对栈进行判断，如果为空，返回true，否则返回false
bool StackEmpty(Stack* ptr);

//获取栈里面的元素个数
int StackSize(Stack* ptr);

void StackPop(Stack* ptr);

//栈的初始化
void StackInit(Stack* ptr)
{
	assert(ptr);
	ptr->a = NULL;
	ptr->capacity = ptr->top = 0;
}

//销毁栈
void StackDestroy(Stack* ptr)
{
	assert(ptr);
	free(ptr->a);
	ptr->a = NULL;
	ptr->capacity = ptr->top = 0;	//初始化时，top=0，表示指向栈顶的下一个元素
}

//在栈顶插入元素
void StackPush(Stack* ptr, SLDataType x)
{
	assert(ptr);
	if (ptr->top == ptr->capacity)
	{
		int newcapacity = ptr->capacity == 0 ? 4 : ptr->capacity * 2;
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ptr->a, newcapacity*sizeof(SLDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		ptr->a = tmp;
		ptr->capacity = newcapacity;
	}
	ptr->a[ptr->top++] = x;
}

//取栈顶元素
SLDataType StackTop(Stack* ptr)
{
	assert(ptr);
	assert(!StackEmpty(ptr));
	return ptr->a[ptr->top - 1];
}

//栈判空
bool StackEmpty(Stack* ptr)
{
	assert(ptr);
	return ptr->top == 0;
}

//销毁栈顶元素
void StackPop(Stack* ptr)
{
	assert(ptr);
	assert(!StackEmpty(ptr));

	ptr->top--;
}

//获取栈里面元素个数
int StackSize(Stack* ptr)
{
	assert(ptr);

	return ptr->top;
}

数据结构学习：栈（详细讲解）

🚗1.对栈概念理解：