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知识引入

其实栈这个概念，我们早在c语言阶段就了解过了。

像啥函数栈帧呀，压栈啊啥的，我们都已经了解并掌握过了。

我们今天实现的数据结构，也叫做栈，特征其实是跟函数压栈差不多的道理

为了形象地了解栈的特性，我们可以打一个比方，假设有一把枪，你在进行射击训练

你肯定首先是要装子弹进弹夹的

肯定是先装的在弹夹的底部，而后装的在弹夹的顶部，这是显而易见的

我们装完了子弹，肯定要把它给打出去

这一步我们发现，子弹一定是先从顶部打出去

所以我们发现，子弹满足后进先出的特征，即后面进入的子弹会先被打出去

这也是我们栈的特征，后进先出

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初步了解

栈：本质是一种操作受限的线性表

它只能支持在某一端的插入，删除与访问，与我们知识引入的子弹夹本质相同，都是后进先出

操作的一端我们叫做栈顶

不能操作的一端叫栈底

既然是线性表，我们就可以使用链表或者顺序表实现

但笔者认为栈用顺序表实现要好一些

理由如下

1. 顺序表的尾部插入与删除的复杂度为O(1)，我们可以选择把尾部作为栈顶
2. 我们不需要特意去查找顺序表的尾部

相比与链表，既然插入删除的复杂度都达到了O(1),克服了顺序表最大的缺点，我们就不需要使用链表了

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栈的定义

头文件定义

既然我们要使用顺序表要实现栈，我们就用顺序表的定义方式定义栈就行了

没看过顺序表文章的小伙伴，点此直达

typedef int STDataType;//方便存储各种各样的数据

typedef struct Stack
{
	STDataType* a;//顺序表数组
	int top;//这里记录栈顶
	int capacity;//这里记录数组容量
}ST;

栈的初始化

刚开始，数组还没有开辟，就为NULL，capacity为0

top为0或-1都可以

为0的情况：始终指向栈顶的下一个元素
为-1的情况：始终指向栈顶

图示

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

作者使用top=0的方式初始化

栈的插入

我们在这里直接选择在尾部进行插入，与顺序表的插入方式一样，这里不再阐述

void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		STDataType* tmp = realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newcapacity);
		if (!tmp)
		{
			printf("malloc fail\n");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}//以上是检查增容
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;//增加元素
}

栈的弹出

同样与顺序表的尾删方式一样

但是我们要检查，如果top=0了，就代表删除完了，就不能再删除了

void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);
	ps->top--;
}

返回栈顶元素

因为初始化的是top=0，所以我们访问时要把top减一，才能访问到栈顶

STDataType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);
	return ps->a[ps->top - 1];
}

栈判空

我们同样使用top来判断，如果top=0，就代表为空

我们为了简化代码，可以直接使用条件表达式来判断

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

栈销毁

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

使用示例

由于栈的特性，我们不能直接遍历这个顺序表，只能访问栈顶的元素，然后再弹出，再访问下一个元素，以此类推，直到栈为空

void STTest()
{
	ST st;
	StackInit(&st);//定义栈并将其初始化
	
	StackPush(&st, 1);
	StackPush(&st, 2);
	StackPush(&st, 3);
	StackPush(&st, 4);
	StackPush(&st, 5);
	//插入元素
	while (!StackEmpty(&st))//如果栈不为空，继续访问
	{
		printf("%d ", StackTop(&st));//访问栈顶元素
		StackPop(&st);//访问完后弹出，方便访问下一个元素
	}
	StackDestory(&st);//使用完后将栈销毁
}

运行截图

后记

其实栈的实现真的不难，难的是关于栈的oj题！

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