【c语言数据结构】栈的详解！ 超级详细！（模拟实现，OJ练习题）

目录

栈的概念：

栈的模拟实现

Stack.h

Stack.c

栈的相关OJ练习题

有效的括号

思路：

代码及解析

栈的概念：

栈：像是一种容器，东西只能从一个地方进，一个地方出，且后进先出！这是其和队列（先进先出，像排队一样，先到先得）的本质区别

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。

入栈：插入数据在栈顶。

出栈：栈的删除操作。出数据也在栈顶。

栈的模拟实现

Stack.h

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>


//定义栈的结构
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
    STDataType* arr;
    int capacity;//栈的空间大小
    int top;//栈顶（插入数据和删除数据的位置）
}ST;

//初始化
void STInit(ST* ps);//传的是地址

//销毁
void STDestory(ST* ps);

//栈顶-=--如数据、出数据

//栈的入数据操作
void SrackPush(ST* ps, STDataType x);//第二个参数是要插入的数据

//栈的出数据操作
void SrackPop(ST* ps);

//取栈顶元素---循环打印栈顶的数据
STDataType StackTop(ST* ps);//返回值是栈顶的元素

//判断栈是否为空
bool StackEmpty(ST* ps);

//获取栈中有效个数
int STSize(ST* ps);

Stack.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"
//初始化
void STInit(ST* ps) {
	assert(ps);//看文件是不是传空
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
	//初始的栈顶和栈底都为0（栈为空）
}

//销毁
void STDestory(ST* ps) {
	assert(ps);
	if (ps->arr != NULL) //栈不为空，说明里面有数据占用空间，直接将其释放掉

	{
		free(ps->arr);
	}
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

//栈顶-=--如数据、出数据
//入栈要判断空间是否满了（满了就没法加入数据了）
//出栈，取栈顶元素都要判断栈是否为空（空的栈你能取啥玩意啊）

//栈的入数据操作
void SrackPush(ST* ps, STDataType x) {
	assert(ps);

	//先判断空间情况，还能否加入数据！！！！！！！！！！
	if (ps->top == ps->capacity)//空间满了,需要增容
	{
		//一般情况是二倍的增加
		//初始情况下我们的capacity是定义为0的，所以我们不能直接进行乘二的操作
		//我们需要创建一个变量newCapacity
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(STDataType*));
		if (tmp == NULL) {
			perror("realloc fail!");
			exit(1);
		}

		//申请成功，将tmp申请的空间给pa->arr
		ps->arr = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;//容量增加
	}

	//到此为止，空间够够的了，可以放入数据了
	//往栈顶添加数据
	ps->arr[ps->top++] = x;
}



//判断栈是否为空
bool StackEmpty(ST* ps) {
	assert(ps);
	//return ps->arr == NULL;这是判断指针是否为空
	return ps->top == 0;
}
	//栈的出数据操作
void SrackPop(ST* ps) {
	assert(ps);
	//要判断是否栈为空！！！不然空栈怎么出数据！
	assert(!StackEmpty(ps));

	//走到这里就说明栈不为空
	--ps->top;//我们只需要将top进行--操作就能进行栈的出数据操作了
}

栈的出数据操作
//void SrackPopError(ST* ps) {
//	assert(ps);
//	return --ps->arr[ps->top];
//}




//取栈顶元素---循环打印栈顶的数据
STDataType StackTop(ST* ps) {
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));//判断当前栈是不是空的，如果是空的话，我们没有什么能取的
	return ps->arr[ps->top-1];//类似数组，最后一个数据是top-1下标
}



//获取栈中有效个数
int STSize(ST* ps) {
	assert(ps);
	return ps->top;
}

栈的相关OJ练习题

有效的括号

思路：

①用指针ps遍历括号字符串

②ps遇到左括号->入栈，ps++继续向下走

    ps遇到右括号->与在栈顶的左括号比较是否匹配

③两者匹配->出栈，ps++继续向下走，直至全部匹配，返回true

    两者不匹配->非有效括号，返回false，栈销毁

代码及解析

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"
//定义栈的结构
typedef char STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* arr;
	int capacity;//栈的容量
	int top;//栈顶
}ST;

//初始化
void STInit(ST* ps) {
	assert(ps);
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}
//销毁
void STDestory(ST* ps) {
	assert(ps);
	if (ps->arr)
		free(ps->arr);
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;

}

//栈顶-=--如数据、出数据

//栈的入数据操作
void StackPush(ST* ps, STDataType x) {
	assert(ps);
	//判断空间是否已满
	if (ps->capacity == ps->top) {
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * (ps->capacity);
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(STDataType*));
		if (tmp == NULL) {
			perror("realloc fail!");
			exit(1);
		}

		ps->arr = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}
	ps->arr[ps->top++] = x;
}

//判断栈是否为空
bool StackEmpty(ST* ps) {
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}
//栈的出数据操作
void StackPop(ST* ps) {
	assert(ps);
	//判断数据是否为空
	assert(!StackEmpty(ps));

	--ps->top;
}

//取栈顶元素---循环打印栈顶的数据
STDataType StackTop(ST* ps) {
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));

	return ps->arr[ps->top - 1];
}



//获取栈中有效个数
int STSize(ST* ps) {
	assert(ps);
	return ps->top;
}

bool isValid(char* s) {
	//创立新的栈
	ST S;
	//初始化
	STInit(&S);

	//取字符指针遍历括号字符串
	char* ps = s;
	while (*ps != '\0') {
		//判断是否是左括号，是->入栈
		if (*ps == '(' || *ps == '[' || *ps == '{') {
			StackPush(&S,*ps);
		}
		else//此时的ps是右括号->比较匹配左括号
		{
			//因为可能拿了左括号没有右括号，得先判断此时栈是否为空
			if (StackEmpty(&S))
				return false;
			//取目前栈顶的左括号保存在ch中，方便比较
			char ch = StackTop(&S);
			//若匹配
			if ((*ps == ')' && ch == '(') || (*ps == ']' && ch == '[') || (*ps == '}' && ch == '{')) {
				//将第一个栈顶左括号出栈
				StackPop(&S);
			}
			else//不匹配，是无效括号，直接返回错误
			{
				STDestory(&S);//返回前记得销毁
				return false;
			}
		}
		ps++;
	}
	bool ret = StackEmpty(&S) == true;//为空->全匹配完了->返回true
	//销毁
	STDestory(&S);
	return ret;
}