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数据结构——栈

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🐨文章目录

    • ⛺0. 前言
    • 🏡1. 栈的概念及结构
      • 🎈1.1 概念
      • 🎈1.2 结构
    • 🏫2. 接口声明
    • 💒3. 接口实现
      • 🎇3.1 初始化和销毁
      • 🎇3.2 判空
      • 🎇3.3 入栈和出栈
      • 🎇3.4 获取栈顶元素
      • 🎇3.5 获取有效元素个数
    • 🕍4. 接口测试

⛺0. 前言

相信大部分的小伙伴,在小时候都玩过玩具枪,弹夹里面的"子弹",最先放进去,最后才打出来;最后放进去的"子弹",最先打出来。
其实在数据结构里面,也有一种这样的结构——栈,数据先进后出。

🏡1. 栈的概念及结构

🎈1.1 概念

  • 栈是限定仅在尾处进行插入和删除的线性表。因此对于栈来说,尾处有特殊含义,称为栈顶,头部称为栈底,不含元素的称为空栈
  • 压栈:栈的插入操作叫做压栈 / 进栈 / 入栈入的数据在栈顶
  • 出栈:栈的删除操作叫出栈出的数据也在栈顶
  • 栈中元素遵守后进先出LIFO(Last In First Out),的原则。

进栈、出栈示例:
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🎈1.2 结构

栈可以用顺序表或者链表的方式实现。那么哪一种实现方式会好一点呢?

  • 数据结构都是在内存中管理我们的数据,当我们要对数据进行操作时,都是cpu来执行这些指令。
  • 因为内存的访问速度较慢,所以cup不会去直接访问内存,数据会先存储到cpu的缓存中。如果数据在缓存中,就叫命中;如果未命中,缓存的控制器就会将一定数量的数据块从内存读取到缓存中。这些数据的地址往往是相邻的。
  • 那么顺序表相比于链表,因为顺序表的内存地址是连续的,所以顺序表的缓存命中率是高于链表的,这是顺序表的一个优势。

所以我们这里用顺序表的结构是相对好一点的,本篇文章也是用顺序表结构实现

🏫2. 接口声明

#pragma once

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

#define STACK_SIZE_INIT 4
typedef int STDataType;

typedef struct Stack
{
	STDataType* base;
	int top; //栈顶元素下一个
	int capacity; //栈容量
}ST;

//初始化
void STInit(ST* ps);

//销毁
void STDestroy(ST* ps);

//入栈
void STPush(ST* ps, STDataType e);

//出栈
void STPop(ST* ps);

//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps);

//判空
bool STEmpty(ST* ps);

//获取有效元素个数
int STSize(ST* ps);

💒3. 接口实现

🎇3.1 初始化和销毁

//初始化
void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->base = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);
	if (ps->base == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	ps->capacity = STACK_SIZE_INIT;
	ps->top = 0;//top为0表示空栈
}

//销毁
void STDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->base);
	ps->base = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}

🎇3.2 判空

//判空
bool STEmpty(ST* ps)
{
	return ps->top == 0;
}

tips:
虽然这里判断栈是否为空只有一条语句,但是对于我们写程序的来说,肯定是知道的,但是使用者可能不知道,top是指向栈顶元素下一个还是指向栈顶元素。所以我们封装起来,可读性会更高一点。

🎇3.3 入栈和出栈

//入栈
void STPush(ST* ps,STDataType e)
{
	assert(ps);
	//判断容量是否已满
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		STDataType* tmp = realloc(ps->base, sizeof(STDataType) * ps->capacity * 2);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->base = tmp;
		ps->capacity *= 2;
	}
	ps->base[ps->top] = e;
	ps->top++;
}

//出栈
void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!STEmpty(ps));
	ps->top--;
}

🎇3.4 获取栈顶元素

//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!STEmpty(ps));
	return ps->base[ps->top - 1];
}

🎇3.5 获取有效元素个数

//获取有效元素个数
int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

🕍4. 接口测试

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#pragma warning(disable:6031)
#include"Stack.h"
void TestStack1()
{
	ST s;
	//初始化
	STInit(&s);
	//压栈
	STPush(&s, 1);
	STPush(&s, 2);
	STPush(&s, 3);
	STPush(&s, 4);
	int size = STSize(&s);
	while (size--)
	{
		//获取栈顶元素
		printf("%d ", STTop(&s));
		//出栈
		STPop(&s);
	}
	//销毁
	STDestroy(&s);
}
int main()
{
	TestStack1();
	return 0;
}

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