C语言实现常用数据结构:栈-顺序栈实现(第6篇)

栈是一种特殊的线性表,其特性是仅能在表尾进行插入或删除的操作,栈中元素的操作是按照后进先出的原则进行,因此栈又称为后进先出线性表(Last In First Out,LIFO数据结构)。

  • 栈顶:表尾端称为栈顶

  • 栈底:表头端称为栈底

  • 空栈:不含任何元素的空表称为空栈

  • 出栈:从栈中删除一个元素的操作称为出栈

  • 入栈:从栈中增加一个元素的操作称为入栈

顺序栈实现

栈有两种存储实现方法,一种是顺序存储实现,一种链式存储实现。考虑简单性和日常使用方便,这里使用顺序存储的方式实现,链式实现可以参照单链表实现。

实现要点:

1.顺序栈使用动态内存分配连续存储空间,当空间不足时,重新申请扩展。

2.使用栈顶和栈底指针指向栈顶和栈底位置。

3.栈顶指针指向栈顶元素下一个空位置上,因此栈顶指针和栈底指针相等时为空栈。

代码运行结果

输入10个数,后进先出,逆序输出。

请输入数据总个数:10

请依次输入10个整数:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

顺序栈输出结果:9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

代码实现

*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 栈初始大小
#define STACK_INIT_SIZE  5
// 栈空间增量大小
#define STACK_INCREMENT_SIZE 10
// 定义栈结构
typedef struct {
  // 栈底指针
  int *base;
  // 栈顶指针 
  int *top;
  // 栈大小
  int size; 
}stack; 
 
// 创建和初始化栈
stack *create_init_stack()
{
  // 创建栈结构 
  stack *s = (stack *)malloc(sizeof(stack));
  if(s == NULL)
    return NULL;
  // 分配栈空间
  s->base = (int *)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(int));
  if(s->base == NULL)
    return NULL; 
  s->size = STACK_INIT_SIZE;
  // 初始栈为空
  s->top = s->base;
  return s;   
} 
// 入栈
int push(stack *s, int data)
{
  if(s == NULL)
    return -1;
  // 判断是否栈满
  if(s->top - s->base >= s->size)
  {
    s->base = (int *)realloc(s->base, \
      (s->size + STACK_INCREMENT_SIZE) * sizeof(int));
    if(s->base == NULL)
      return -1;
    s->top = s->base + s->size;
    s->size = s->size + STACK_INCREMENT_SIZE;
  }  
  
  *(s->top) = data;
  s->top++;
  return 0;
} 
// 出栈
int pop(stack *s, int *data)
{
  if(s == NULL || data == NULL)
    return -1;
  // 判断是否栈空
  if(s->top == s->base)
    return -1;
  *data = *(--s->top);
  return 0;
} 
// 查看栈中所有元素
// 只要调用出栈操作即可 
void print_stack(stack *s)
{
  int t;
  while(pop(s, &t) != -1)
    printf("%d ", t);
  printf("\n");
 } 
 
// 销毁和释放
void free_stack(stack *s)
{
  if(s != NULL)
  {
    free(s->base);
    free(s);
  }
}

int main(void)
{
  // 创建栈保存数据 
  stack *s = create_init_stack();
  int n,d;
  printf("请输入数据总个数:");
  scanf("%d", &n);
  printf("请依次输入%d个整数:", n);
  int i;
  for(i=0; i<n; i++)
  {
    scanf("%d", &d);
    push(s, d);
  }  
  printf("顺序栈输出结果:");
  print_stack(s); 
  // 释放内存空间 
  free_stack(s);
  return 0;
}

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