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[数据结构与算法]数据结构——栈(顺序栈)

栈的概念:只能在表尾进行插入(入栈)和删除(出栈)的数据结构(受到限制的线性表)。

表尾比较特殊,我们一般把这个表尾叫做栈顶,另一端栈底。没有数据节点,则叫做空栈

特点:先进后出(FILO)a1最先进栈,a1最后出栈。

为了更好的理解,可以想象生活中的例子:子弹弹夹

直接给出栈的结构体定义:(结构体中需要三个成员)

#define INIT_SIZE 10
typedef int ELEM_TYPE;

typedef struct Stack
{
	ELEM_TYPE* base;//一个指针,用来接收malloc从堆内申请的一整块内存
	int top;//栈顶指针(和书上不一致,书上是指针类型,我们这里存的是数组下标,所以用int类型,也能达到指针的作用)
	int stack_size;//存储当前的最大容量
}Stack, * PStack;

这里的栈顶指针说是指针,但是这里是int类型,存放数组下标,也能达到指针的作用

栈能实现的函数功能声明:

//顺序栈可执行函数的声明
//初始化
void Init_Stack(struct Stack* ps);

//入栈(插入)
bool Push(PStack ps, ELEM_TYPE val);

//出栈(获取删除的栈顶元素值,并且删除) //用到一个输出参数
bool Pop(PStack ps, ELEM_TYPE* rtval);

//获取栈顶元素(获取栈顶元素值,但是不删除) //用到一个输出参数
bool Top(PStack ps, ELEM_TYPE* rtval);

//判空
bool IsEmpty(PStack ps);

//判满
bool IsFull(PStack ps);

//扩容
void Inc(PStack ps);

//获取有效长度
int Get_length(PStack ps);

//清空
void Clear(PStack ps);

//销毁
void Destroy(PStack ps);

//打印
void Show(PStack ps);

1.初始化:

void Init_Stack(struct Stack* ps)
{
	assert(ps != NULL);
	ps->base = (ELEM_TYPE*)malloc(sizeof(ELEM_TYPE) * INIT_SIZE);
	assert(ps->base != NULL);
	if (ps->base == NULL)
	{
		return;
	}
	ps->top = 0;
	ps->stack_size = INIT_SIZE;
}

2.入栈

//入栈(插入)
bool Push(PStack ps, ELEM_TYPE val)
{
	assert(ps != NULL);
	//入栈需要判满  
	if(IsFull(ps))
	{
		Inc(ps);
	}

	执行到这一行  总会有额外空间去入栈
	//ps->base[ps->top] = val;
	warning:  插入或删除结束后,记得挪动一下栈顶指针top
	//ps->top++;

	ps->base[ps->top++] = val;
	return true;

}

3.出栈

//出栈(获取删除的栈顶元素值,并且删除) //用到一个输出参数
bool Pop(PStack ps, ELEM_TYPE *rtval)
{
	assert(ps != NULL);
	//出栈需要判空
	if(IsEmpty(ps))
	{
		return false;
	}

	/*ps->top--;
	*rtval = ps->base[ps->top];*/

	*rtval = ps->base[--ps->top];
	return true;
}

4.获取栈顶元素

//获取栈顶元素(获取栈顶元素值,但是不删除) //用到一个输出参数 
bool Top(PStack ps, ELEM_TYPE* rtval)
{
	assert(ps != NULL);
	if (IsEmpty(ps))
	{
		return false;
	}
	*rtval = ps->base[ps->top - 1];
	return true;
}

5.判空,判满

//判空
bool IsEmpty(PStack ps)
{
	assert(ps != NULL);
	return ps->top == 0;
}

//判满
bool IsFull(PStack ps)
{
	assert(ps != NULL);
	return ps->top == ps->stack_size;
}

6.扩容

//扩容
void Inc(PStack ps)
{
	assert(ps != NULL);
	//当realloc前面参数为0 相当于malloc    当后边参数为0 相当于free
	ps->base = (ELEM_TYPE*)realloc(ps->base, sizeof(ELEM_TYPE) * INIT_SIZE * 2);
	assert(ps->base != NULL);
	ps->stack_size *= 2;
}

7.获取有效长度

//获取有效长度
int Get_length(PStack ps)
{
	assert(ps != NULL);
	return ps->top;
}

8.清空(不需要释放malloc申请的空间 ?只需要将栈顶指针改为0 ? 则认为里面数据都失效(没有有效债)),销毁(需要释放malloc申请的空间),打印

//清空  //不需要释放malloc申请的空间  只需要将栈顶指针改为0   则认为里面数据都失效(没有有效债)
void Clear(PStack ps)
{
	assert(ps != NULL);
	ps->top = 0;
}

//销毁   //需要释放malloc申请的空间
void Destroy(PStack ps)
{
	assert(ps != NULL);
	free(ps->base);
	ps->base = NULL;
	ps->stack_size = ps->top = 0;
}

//打印
void Show(PStack ps)
{
	assert(ps != NULL);
	for (int i = 0; i < ps->top; ++i)
	{
		printf("%d ", ps->base[i]);
		
	}
	printf("\n");
}

测试:

int main()
{
    
    struct Stack ps;//建立一个栈
	Init_Stack(&ps);//初始化这个栈
	printf("Stack_size = %d\n", ps.stack_size);//打印栈的最大容量
	for(int i=0; i<15; i++)
	{
		Push(&ps, i+1);//将1到15入栈
	}
	Show(&ps);//打印1-15
	printf("length = %d\n", Get_length(&ps));//打印栈的有效长度
	printf("Stack_size = %d\n", ps.stack_size);//打印栈的最大容量
    //出栈顶元素,并且打印出栈后的栈
	ELEM_TYPE tmp;
	bool tag = false;
	tag = Pop(&ps, &tmp);
	if(tag)
	{
		printf("tmp = %d\n", tmp);
	}
	Show(&ps);
    //获取栈顶元素,并且打印栈(没有出栈的栈)
	ELEM_TYPE flg; 
	bool tag2 = Top(&ps, &flg);
	if(tag2)
	{
		printf("flg = %d\n", flg);
	}
	Show(&ps);


	Clear(&ps);//清空
	printf("length = %d\n", Get_length(&ps));//清空后打印有效长度
	printf("Stack_size = %d\n", ps.stack_size);//打印最大容量

	Destroy(&ps);   //销毁
	//Destroy(&ps);   


	return 0;
}

结果:

?没有内存泄漏。

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加:2022-03-12 17:47:47  更:2022-03-12 17:51:18 
 
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