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前言

        在讲完顺序表和链表后，接下来要介绍两种特殊的线性表，本文是基于C语言实现的。

        本文就来分享一波作者对数据结构栈的学习心得与见解。本篇属于第五篇，介绍线性表的栈的一些内容，建议阅读本文之前先把前面的文章看看。

        笔者水平有限，难免存在纰漏，欢迎指正交流。

栈

栈的概念及结构

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

总括

栈的实现一般可以使用数组或者链表实现，相对而言数组的结构实现更优一些。因为数组在尾上插入删除数据的代价比较小。

也可以用链表，要用可以用带头双向循环链表，如果用单链表可以考虑把链表尾部作为栈底，链表头部作为栈顶。要求节省空间时可以考虑链表实现，不过本文主要用顺序表实现栈。

栈和系统栈区的区别

在进程地址空间中有一个栈区，虽然它也具有一些类似于数据结构中栈的特性，比如说后进先出，但是它是内存区域的划分，而数据结构中的栈是一种数据的组织和存储方式，它们两个完全不是一个东西，千万不要混淆了！

概念选择题

一个栈的初始状态为空。现将元素1、2、3、4、5、A、B、C、D、E依次入栈，然后再依次出栈，则元素出栈的顺序是（）。

A. 12345ABCDE B. EDCBA54321 C. ABCDE12345 D. 54321EDCBA

这个就很简单了，栈的特性是先进后出、后进先出，按顺序入栈，出栈的时候就是倒着顺序出，直接可以选出B。

若进栈序列为 1,2,3,4 ，进栈过程中可以出栈，则下列不可能的一个出栈序列是（）

A. 1,4,3,2 B. 2,3,4,1 C. 3,1,4,2 D. 3,4,2,1

题目只是给定了进栈的顺序，并且进栈过程中可以出栈，我们分别看看这几种情况：

对于A，进1马上出1，然后再连续进2、3、4，最后连续出4、3、2，所以是可能的。

对于B，先进1、2，出2，进3，再出3，随后进4再出4，最后出1，所以是可能的。

对于C，先进1、2、3，出3，这时候栈顶元素就是2，要出栈只能是出2，不可能出1，所以是不可能的，选C。

对于D，连续进1、2、3，出3，进4，出4，然后依次出2、1，所以是可能的。

栈的实现

栈结构的声明

因为使用顺序表实现的栈，所以会有很多顺序表的“影子”，对顺序表不熟悉的可以先去看看我写的顺序表的实现。基本上和顺序表大同小异，结构体中用动态顺序表存储栈元素，设置一个栈顶下标，还有一个栈容量变量。

 typedef int STDataType;
 typedef struct stack
 {
     STDataType* arr;
     int top;
     size_t capacity;
 }ST;

栈的初始化

没啥好说的，和动态顺序表一样的思路，初始化的时候先不开辟空间，等到push的时候再一起考虑。

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

栈的销毁

思路和动态顺序表也是一样的，把动态内存释放掉，指针置为NULL，其他成员置为0。

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

入栈操作

由于栈的特性决定了元素只能从栈顶进入，增加元素的函数仅此一个，所以检查容量和扩容操作无需另外封装成一个函数，直接包含在入栈操作函数中即可。

使用top控制元素两种方案，一个方案是top对应栈顶元素的下一个位置，所以其初始值为0，另一个方案是top对应栈顶元素，所以其初始值为-1，我们这里选择使用的是第一个方案。

顺便提一嘴，数据结构的所有操作都推荐用函数封装实现，无论是多么简单的操作，因为这样的话使用者完全无需考虑实现细节，直接就可以使用，最简单的例子就是上面两个方案的选择，有些人选的第一种，有些人选的是第二种，它们在实现的具体细节上是有差异的，但是实现的功能效果完全一样，直接提供函数接口就不需要考虑多种情况。

在检查容量或扩容后接下来就是元素入栈，由于top对应的就是栈顶的下一个位置，所以直接把元素放到这个位置，再让top自增1即可。

 void StackPush(ST* pS, STDataType tar)
 {
     assert(pS);
 
     //检查是否满容以及扩容
     if (pS->top == pS->capacity)
     {
         int newCapacity = (pS->capacity == 0) ? 4 : pS->capacity * 2;
         ST* tmp = (STDataType*)realloc(pS->arr, newCapacity * sizeof(STDataType));
         pS->capacity = newCapacity;
         pS->arr = tmp;
     }
     //元素入栈
     pS->arr[pS->top] = tar;
     pS->top++;
 }

出栈操作

删除元素要先看看栈是不是空，可以封装一个检测栈是否为空的函数。

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

栈不为空，有数据可以删，直接让top自减1即可，上图中看起来是把元素清除掉，实际上并不是，原来的数据还在，只是等待下一次入栈操作将其覆盖。

 void StackPop(ST* pS)
 {
     assert(pS);
     assert(!StackEmpty(pS));
     
     --pS->top;
 }

访问栈顶元素

根据我们这里的设计，栈顶元素对应下标就是top-1。

 STDataType StackTop(ST* pS)
 {
     assert(pS);
     assert(!StackEmpty(pS));
     
     return pS->arr[pS->top-1];
 }

求栈的元素个数

根据我们的设计，top既可以表示栈顶元素的下一个位置，又可以表示栈的元素个数。

 int StackSize(ST* pS)
 {
     assert(pS);
     
     return pS->top;
 }

以上就是本文全部内容了，感谢观看，你的支持就是对我最大的鼓励~

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[学懂数据结构]实现一个简单的栈

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