堆栈的简单实现之一：基本操作（C语言实现）

堆栈（Stack）是一种操作受限的线性表，堆栈的插入和删除操作只能在一端进行。堆栈遵循着先进后出或者叫后进先出的原则。在堆栈中，允许插入和删除的一端叫着栈顶（Top），另外一端叫着栈底（Bottom）。栈的基本操作包括：栈的初始化，栈的插入和删除，以及判断栈是否为空或者是否为满等。

根据上面所说，来实现一个自己定义的堆栈的基本表示和实现。

1、定义堆栈结构

本文定义的堆栈采用链式存储结构，根据堆栈的特点，定义一个如下的堆栈结构体.

/* 定义堆栈的最大元素个数 */#define MAX_ITEMS20/* 定义一个boolean型枚举类型 */typedef enum{FALSE, TRUE} boolean;/* 定义一个表示堆栈的结构体 */typedef struct{int items[MAX_ITEMS];int top;} Stack;

在这个堆栈结构体中包含一个数组和一个指向数组的索引值，用这个索引值来表示堆栈当前的位置。

2、创建、销毁一个堆栈

创建一个堆栈的具体实现如下：

/* 创建一个堆栈  *返回值 : 返回创建的堆栈结构体地址 */Stack *stack_create(void){Stack *s = malloc(sizeof(Stack));// 分配一个堆栈空间if(NULL == s)// 分配失败{return NULL;}else// 分配成功{s->top = 0;return s;}}

销毁一个堆栈的具体实现如下：

/*销毁一个堆栈 *s : 要销毁的堆栈的指针的指针 */void stack_destroy(Stack **s){if(NULL != *s){free(*s);// 执行销毁操作}}

3、判断堆栈是否为空、是否为满

判断堆栈是否为空的实现如下：

/*判断堆栈是否为空函数 *s : 表示要判断的堆栈 *返回值: TRUE为空，FALSE为非空 */boolean stack_empty(Stack *s){if(s->top == 0) return TRUE;else return FALSE;}

panduan堆栈是否为满的实现如下：

/*判断堆栈是否为满函数 *s : 表示要判断的堆栈 *返回值: TRUE表示满，FALSE表示非满 */boolean stack_full(Stack *s){if(s->top == MAX_ITEMS) return TRUE;else return FALSE;}

4、对堆栈进行插入、删除操作

对堆栈进行插入操作，先向指定下标的位置插入堆栈数据，再将堆栈的索引加一，具体的实现如下：

/*向栈顶插入一个元素 *s : 要插入的堆栈 *item : 要掺入的元素 *返回值: TRUE成功，FALSE失败 */boolean stack_push(Stack *s, int item){if(stack_full(s)) return FALSE;else// 如果堆栈未满{// 先将元素压入堆栈，然后堆栈指针加一s->items[s->top] = item;s->top++;return TRUE;}}

对堆栈进行删除操作，先将堆栈的索引减一，然后将指定的下标所对应的堆栈数据移除，具体的实现如下：

/*将栈顶元素弹出 *s : 要操作的堆栈 *返回值: 返回弹出的值，为0表示弹出失败 */int stack_pop(Stack *s){if(stack_empty(s)) return 0;else// 如果堆栈不为空{s->top--;return s->items[s->top];}}

5、查看堆栈栈顶元素

具体函数实现如下：

/*获取栈顶元素 *s : 要操作的堆栈 *返回值 : 返回堆栈元素值，为0表示获取失败 */int stack_get_top(Stack *s){if(stack_empty(s)) return 0;else// 如果不为空，返回堆栈的值{return s->items[s->top - 1];}}

6、堆栈内容打印函数

通过这个函数可以将堆栈中的数据按照后进先出的顺序给打印出来，具体实现如下：

/*打印堆栈元素的函数 *s : 要打印的堆栈 */void stack_print(Stack *s){int top = s->top;printf("Stack : ");while(top){printf("%d ", s->items[--top]);}printf("\n");}

7、堆栈测试

通过控制台向堆栈中压入10个数，然后堆栈的基本操作，观察每次操作后数据的输出结果，具体的实现如下：

/* 程序的入口函数 */int main(){int a[10];int i;/* 向数组中输入10个数字 */printf("Input 10 numbers : \n");for(i = 0; i < 10; i++){scanf("%d", &a[i]);}printf("*********************************************************\n");Stack *stack = stack_create();// 创建一个堆栈if(NULL == stack){printf("stack_create error!\n");return -1;}/* 将10个元素压入堆栈 */for(i = 0; i < 10; i++){if(stack_push(stack, a[i]) == FALSE){printf("stack_push error!\n");return -1;}}/* 将压入堆栈的元素显示出来 */stack_print(stack);/* 向栈顶插入一个元素 */stack_push(stack, 128);/* 将压入堆栈的元素显示出来 */stack_print(stack);/* 从栈顶弹出两个元素 */stack_pop(stack);stack_pop(stack);/* 将压入堆栈的元素显示出来 */stack_print(stack);printf("*********************************************************\n");/* 打印栈顶元素 */printf("the top value is %d.\n", stack_get_top(stack));stack_destroy(&stack);// 销毁一个堆栈return 0;}

编译并运行结果如下所示：

附录：本部分完整的程序代码如下

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>/* 定义堆栈的最大元素个数 */#define MAX_ITEMS20/* 定义一个boolean型枚举类型 */typedef enum{FALSE, TRUE} boolean;/* 定义一个表示堆栈的结构体 */typedef struct{int items[MAX_ITEMS];int top;} Stack;/* 创建一个堆栈  *返回值 : 返回创建的堆栈结构体地址 */Stack *stack_create(void){Stack *s = malloc(sizeof(Stack));// 分配一个堆栈空间if(NULL == s)// 分配失败{return NULL;}else// 分配成功{s->top = 0;return s;}}/*销毁一个堆栈 *s : 要销毁的堆栈的指针的指针 */void stack_destroy(Stack **s){if(NULL != *s){free(*s);// 执行销毁操作}}/*判断堆栈是否为空函数 *s : 表示要判断的堆栈 *返回值: TRUE为空，FALSE为非空 */boolean stack_empty(Stack *s){if(s->top == 0) return TRUE;else return FALSE;}/*判断堆栈是否为满函数 *s : 表示要判断的堆栈 *返回值: TRUE表示满，FALSE表示非满 */boolean stack_full(Stack *s){if(s->top == MAX_ITEMS) return TRUE;else return FALSE;}/*向栈顶插入一个元素 *s : 要插入的堆栈 *item : 要掺入的元素 *返回值: TRUE成功，FALSE失败 */boolean stack_push(Stack *s, int item){if(stack_full(s)) return FALSE;else// 如果堆栈未满{// 先将元素压入堆栈，然后堆栈指针加一s->items[s->top] = item;s->top++;return TRUE;}}/*将栈顶元素弹出 *s : 要操作的堆栈 *返回值: 返回弹出的值，为0表示弹出失败 */int stack_pop(Stack *s){if(stack_empty(s)) return 0;else// 如果堆栈不为空{s->top--;return s->items[s->top];}}/*获取栈顶元素 *s : 要操作的堆栈 *返回值 : 返回堆栈元素值，为0表示获取失败 */int stack_get_top(Stack *s){if(stack_empty(s)) return 0;else// 如果不为空，返回堆栈的值{return s->items[s->top - 1];}}/*打印堆栈元素的函数 *s : 要打印的堆栈 */void stack_print(Stack *s){int top = s->top;printf("Stack : ");while(top){printf("%d ", s->items[--top]);}printf("\n");}/* 程序的入口函数 */int main(){int a[10];int i;/* 向数组中输入10个数字 */printf("Input 10 numbers : \n");for(i = 0; i < 10; i++){scanf("%d", &a[i]);}printf("*********************************************************\n");Stack *stack = stack_create();// 创建一个堆栈if(NULL == stack){printf("stack_create error!\n");return -1;}/* 将10个元素压入堆栈 */for(i = 0; i < 10; i++){if(stack_push(stack, a[i]) == FALSE){printf("stack_push error!\n");return -1;}}/* 将压入堆栈的元素显示出来 */stack_print(stack);/* 向栈顶插入一个元素 */stack_push(stack, 128);/* 将压入堆栈的元素显示出来 */stack_print(stack);/* 从栈顶弹出两个元素 */stack_pop(stack);stack_pop(stack);/* 将压入堆栈的元素显示出来 */stack_print(stack);printf("*********************************************************\n");/* 打印栈顶元素 */printf("the top value is %d.\n", stack_get_top(stack));stack_destroy(&stack);// 销毁一个堆栈return 0;}