【数据结构】【线性表】之栈(C语言)

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顺序表和链表的区别和联系

顺序表:

​ 优点:空间连续支持随机访问。

​ 缺点:1.中间或前面的插入删除时间复杂度O(N)。

​ 2.增容的代价比较大

链表(带头双向循环):

​ 缺点:

​ 以借点为单位存储,不支持随机访问。

​ 优点:

​ 1.任意位置插入删除时间复杂度为O(1)

​ 2.没有增容消耗,按需申请结点空间,不用了直接释放。


栈也是线性表,在逻辑上还是挨着放的。

栈的概念以及结构

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

在这里插入图片描述

实现方式:

  1. 数组实现

在这里插入图片描述

总结:

相当于之前顺序表的尾插尾删,用尾做栈顶,非常合适,唯一缺陷就是,空间不够需要增容(影响不大)。

(顺序表——【线性表】之顺序表_半生瓜のblog-CSDN博客)

  1. 链表实现

在这里插入图片描述

出数据得找到前一个,这样的话用双向链表更好一些。

(所以说数据结构并没有规定用什么方法实现,只要能实现就行,对比的就是效率而已。)

也可以将单链表反过来。

在这里插入图片描述

总结:

​ 如果用尾插做栈顶,用双向链表更好。

​ 如果用单链表实现,就用头去做栈顶,这样入栈和出栈效率都是O(1)。

​ 整体来说数组的效率更优一些。


结构定义

typedef int StackDataType;
typedef struct Stack
{
    StackDataType* arry;
    int top;//指向栈顶
    int capacity;//栈的容量——能放几个数据
}Stack;

初始化

如果初识的top给0,意味着top指向栈顶的元素的下一个,top给-1,top指向栈顶元素。

一定不能为空的东西,可以使用断言来处理。OJ题不可以使用断言。

void StackInit(Stack* ps)
{
    assert(ps);
    ps->arry = (StackDataType*)malloc(sizeof(StackDataType)*4);
    if (ps->arry == NULL)
    {
        printf("malloc fail");
        exit(-1);
    }
    ps->capacity = 4;
    ps->top = 0;
}

销毁

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

入栈

void StackPush(Stack* ps, StackDataType x)
{
    assert(ps);
    //满了
    if (ps->top == ps->capacity)
    {
        StackDataType* tmp = (StackDataType*)realloc(ps->arry, ps->capacity * 2 * sizeof(StackDataType));
        if (tmp == NULL)
        {
            printf("realloc fail");
            exit(-1);
        }
        else
        {
            ps->arry = tmp;
            ps->capacity *= 2;
        }
    }
    ps->arry[ps->top] = x;
    ps->top++;
} 

出栈

void StackPop(Stack* ps)
{
    assert(ps);
    //如果栈空了调用top,直接终止程序报错
    assert(ps->top > 0);
    ps->top--;
}

返回栈顶元素

StackDataType StackTop(Stack* ps)
{
    assert(ps);
    assert(ps->top > 0);
    return ps->arry[ps->top - 1];
}

返回栈中元素个数

int StackSize(Stack* ps)
{
    assert(ps);
    return ps->top;
}

判断栈是否为空

bool StackEmpty(Stack* ps)
{
    assert(ps);
    return ps->top == 0;//真为空,假为非空。
}

小提示:

上面有的函数只有两行代码,如果直接用里面的那句代码,可以吗? 可以,但是不好,通过那句代码访问到,但严格来说你不应该去访问,这是一种耦合,耦合就是一种强关联, 调用函数,无需去想top在0还是在-1,只管用就完事了。(有点软件工程的思想)


调用

int main(void)
{   
    Stack ps;
    StackInit(&ps);
    StackPush(&ps,1);
    StackPush(&ps,2);
    StackPush(&ps,3);
    while (!StackEmpty(&ps))
    {
        printf("%d ", StackTop(&ps));
        //取完栈顶的数据,想取下一个,那就得删一下
        StackPop(&ps);
    }
    printf("\n");
    StackDestory(&ps);
    return  0;
}