让你一次了解透彻栈

栈的定义

栈(stack)是只允许在一端进行插入或删除操作的线性表，区别于前面顺序表和链表不能从中间位置进行操作，具有严格的“专一性”，认准哪一端则只能在该端进行操作。

可以理解为栈是限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。

栈的特点：先进后出、后进先出

栈的示意图：

 关于栈的名词：

• 栈顶Top：允许进行插入和进行删除操作的一段成为栈顶
• 栈底Bottom：表的另一端称为栈底 （第一个元素进入的位置）
• 压栈(入栈、进栈)Push：在栈顶位置插入元素的操作叫做压栈，或入栈、进栈
• 出栈(弹栈、退栈)Pop：删除栈顶元素的操作叫做出栈，也叫作弹栈，或者退栈
• 空栈Empty Stack：不含元素的空表

栈的基本操作

以下操作皆是以顺序栈来进行操作。

首先创建一个结构体。

#define MaxSize 100         //定义栈中元素的最大个数

typedef struct SqStack {
    int data[MaxSize];     //存放栈中的元素
    int top;               //栈顶指针
} SqStack;

1.初始化

由于栈的Top值是非负整数，所以我们设置Top值负整数即可表示栈的初始化。

//初始化
void InitStack(SqStack *S) {
    S->top = -1;
}

2.判空操作

//判栈空
bool Empty(SqStack S) {
    if (S.top == -1) {
        return true;
    } else {
        return false;
    }
}

3.进栈操作

由于初始设置S->top = -1;，故栈顶指针先加一，再入栈。

这里一定先是Top进行加一操作，使Top变成合法的。

//入栈
void Push(SqStack *S, int x) {
    if (S->top == MaxSize - 1) {
        printf("当前栈满！");
        return;
    }
    S->top = S->top + 1;
    S->data[S->top] = x;
    /*
     * 可以也可以写成
     * S->data[++S->top] = x;
     */
}

4.出栈操作

  先出栈，指针再减一。

//出栈
void Pop(SqStack *S, int *x) {
    if (S->top == -1) {
        printf("当前栈为空！");
        return;
    }
    x = (int *) S->data[S->top--];
}

5.读取栈顶元素

//读栈顶元素
int GetTop(SqStack S) {
    if (S.top == -1) {
        printf("当前栈为空！");
        return -1;
    } else {
        return S.data[S.top];
    }
}

6.遍历栈

//遍历栈
void PrintStack(SqStack S) {
    //只要S.top != -1则说明栈中还存在其他元素
    while (S.top != -1) {
        printf("%d ", S.data[S.top--]);
    }
    printf("\n");
}

7.销毁栈

这里销毁栈只用将top值改为-1即可

有人可能会说为什么这里销毁之后不需要释放内存咧？

因为这里是使用静态数组进行存储相关数据，而静态分配的内存在栈里，每进入一个函数时都会建栈，栈里会存放函数用到的参数、局部变量等信息，函数执行完以后，会出栈销毁栈，这个过程就会释放你静态分配的数组内存，这是由系统自动完成的。

动态分配的内存，实际在堆上，系统没法自动帮你去释放堆上的内存，需要你自己写free或者delete来告诉操作系统需要帮你去释放堆上哪个位置的内存。

//销毁栈
void DestroyStack(SqStack *S) {
    S->top = -1;
}

完整代码： 

#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>

#define MaxSize 100 //定义栈中元素的最大个数

typedef struct SqStack {
    int data[MaxSize]; //存放栈中的元素
    int top; //栈顶指针
} SqStack;

//初始化
void InitStack(SqStack *S) {
    S->top = -1;
}

//判栈空
bool Empty(SqStack S) {
    if (S.top == -1) {
        return true;
    } else {
        return false;
    }
}

//入栈
void Push(SqStack *S, int x) {
    if (S->top == MaxSize - 1) {
        printf("当前栈满！");
        return;
    }
    S->top = S->top + 1;
    S->data[S->top] = x;
    /*
     * 可以也可以写成
     * S->data[++S->top] = x;
     */
}

//出栈
void Pop(SqStack *S, int *x) {
    if (S->top == -1) {
        printf("当前栈为空！");
        return;
    }
    *x = S->data[S->top--];

}

//读栈顶元素
int GetTop(SqStack S) {
    if (S.top == -1) {
        printf("当前栈为空！");
        return -1;
    } else {
        return S.data[S.top];
    }
}

//遍历栈
void PrintStack(SqStack S) {
    while (S.top != -1) {
        printf("%d ", S.data[S.top--]);
    }
    printf("\n");
}

//销毁栈
void DestroyStack(SqStack *S) {
    S->top = -1;
}

int main() {
    SqStack s;
    SqStack *S;
    S = &s;
    InitStack(S);
    Push(S, 1);//入栈
    Push(S, 2);
    Push(S, 3);
    Push(S, 4);
    printf("栈顶元素为：%d\n", GetTop(*S));
    printf("出栈顺序为：");
    PrintStack(*S);
    int x;
    Pop(S, &x);
    printf("%d出栈\n", x);
    printf("栈中剩余元素：");
    PrintStack(*S);
    Pop(S, &x);
    printf("%d出栈\n", x);
    printf("栈中剩余元素：");
    PrintStack(*S);
    if (!Empty(*S)) {
        printf("当前栈不为空！");
    } else {
        printf("当前栈为空！");
    }
    return 0;
}

运行结果：

相信看到这里，你应该学会了栈的相关知识，如果还有什么问题欢迎留言~