栈的c语言实现

栈的基本概念

栈是限定仅在表尾进行插入或删除的操作.因此,对于栈来说,表尾端有其特殊的含义,称为栈顶(top),相应的表头端称为栈底(bottom).不含元素的空表称为空栈.
栈的修改是按照后进先出的原则进行的,又成为LIFO结构.插入元素的操作称为入栈,删除栈顶元素的操作成为出栈.

栈的基本操作有:

1. 插入
2. 删除
3. 初始化
4. 判空
5. 取栈顶元素
6. 清除栈
7. 销毁栈
8. 遍历栈
9. 栈的长度

栈的表示和实现

栈有两种表示方式:

1. 顺序栈

使用一组连续的存储单元依次存放自栈底到栈顶的数据元素,同时附设指针top指示栈顶元素在顺序栈中的位置.一般实现方法:    先为 栈分配一个基本容量,然后在应用过程中,当栈的空间不够使用时在逐段增大.    顺序栈的定义如下:    typedef struct{        SElemType *base;        SElemType *top;        int stacksize;    }其中stacksize指示栈的当前可使用的最大容量,base称为栈底指针,始终指向栈底位置.top为栈顶指针,当top=base时,栈为空.当base=NULL时,栈结构不存在.

2. 链式栈

链式栈就是一个特殊的只能对第一个结点进行操作的单链表.这里不在做过多的论述

代码实现

顺序栈

基本上参考严蔚敏老师的《数据结构》（c语言版）代码实现

/* 接口的定义文件 *//* stack 顺序存储的结构定义和接口声明 *//* 存储空间的初始分配量 */#define STACK_INIT_SIZE 100/* 存储空间分配增量 */#define STACKINCREMENT 10#define true 1#define false 0/* 定义数据类型 */typedef int datatype;/* 栈的数据结构定义 */typedef struct{    /* 在构造之前和销毁之后base的值为NULL */    datatype *base;    /* 栈顶指针 */    datatype *top;    /* 当前已分配的存储空间 */    int stacksize;}stack,*sp_stack;/* 基本操作的函数原型说明 *//* 构造一个空栈s */sp_stack stack_init(sp_stack s);/* 销毁栈s,s不再存在 */void stack_destroy(sp_stack s);/* 置栈为空 */void stack_clear(sp_stack s);/* 判断栈是否为空 * 若为空,返回true * 否则返回false*/int stack_empty(sp_stack s);/* 返回栈中元素的个数 */int stack_length(sp_stack s);/* 若栈不空 * 用e返回s的栈顶元素,并返回true * 否则返回false*/int get_top(sp_stack s, datatype *e);/* 插入元素e为新的栈顶元素 */void push(sp_stack s, datatype e);/* 若栈不空 * 删除栈顶元素,用e返回其值,并返回true * 否则返回false*/int pop(sp_stack s, datatype *e);/* 从栈底到栈顶依次对栈中每个元素调用visit()函数. * 一旦visit()失败,则操作失败*/ void stack_traverse(sp_stack s, void(*visit)(sp_stack));/* 遍历处理函数 */void visit(sp_stack s); /* 接口的实现文件 */ #include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include"sp_stack.h"sp_stack stack_init(sp_stack s){    /* 申请内存空间 */    s -> base = (datatype *)malloc(sizeof(datatype) * STACK_INIT_SIZE);    /* 申请内存失败 */    if (!s -> base)        exit(0);    s -> stacksize = STACK_INIT_SIZE;    s -> top = s -> base;    return s;}void stack_destory(sp_stack s){    free(s -> base);    free(s);    s = NULL;}void stack_clear(sp_stack s){    s -> top = s -> base;}int stack_length(sp_stack s){    int l = s -> top - s -> base;    return l;}int get_top(sp_stack s, datatype *e){    if (s -> top == s -> base)        return false;    *e = *(s -> top);    return true;}void push(sp_stack s, datatype e){    /* 内存已满 */    if ( (s -> top - s -> base) >= s -> stacksize)    {        s -> base = (datatype *) realloc(s -> base, (s -> stacksize + STACKINCREMENT) * sizeof(datatype));        /* 申请内存失败 */        if (!s -> base)            exit(0);        s -> top = s -> base + s -> stacksize;        s -> stacksize = s -> stacksize + STACKINCREMENT;    }    s -> top = s -> top + 1;    *s -> top = e;}int pop(sp_stack s, datatype *e){    /* 栈为空 */    if(s -> top == s -> base)        return false;    *e = *s -> top;    s -> top = s -> top - 1;    return true;}void stack_traverse(sp_stack s, void (*visit)(sp_stack s)){    visit(s);}void visit(sp_stack s){    datatype *temp = s -> base + 1;    while(true)    {        if(temp <= s -> top)        {            printf("%d ", *temp);            temp = temp + 1;        }        else        {            printf("\n");            break;        }    }}int main(){    sp_stack s = (sp_stack)malloc(sizeof(stack));    s = stack_init(s);    printf("length:%d\n", stack_length(s));    push(s, 1);    printf("length:%d\n", stack_length(s));    push(s, 2);    printf("length:%d\n", stack_length(s));    push(s, 3);    printf("length:%d\n", stack_length(s));    stack_traverse(s, visit);    datatype *e;    get_top(s, e);    printf("get_top:%d\n", *e);    stack_traverse(s, visit);       pop(s, e);    printf("pop:%d\n", *e);    stack_clear(s);    printf("length:%d\n", stack_length(s));    stack_traverse(s, visit);}

链式栈

参考严蔚敏老师的《数据结构》（c语言版）的接口，接口的实现有自己完成。

/* 接口的定义文件 *//* stack 链式存储的结构定义和接口声明 */#define true 1#define false 0/* 定义数据类型 */typedef int datatype;/* 栈的数据结构定义 */typedef struct stack{    /* 数据域 */    datatype data;    /* 指针域 */    struct stack *next;}stack,*lp_stack;/* 基本操作的函数原型说明 *//* 构造一个空栈s */lp_stack stack_init(lp_stack s);/* 销毁栈s,s不再存在 */void stack_destroy(lp_stack s);/* 置栈为空 */void stack_clear(lp_stack s);/* 判断栈是否为空 * 若为空,返回true * 否则返回false*/int stack_empty(lp_stack s);/* 返回栈中元素的个数 */int stack_length(lp_stack s);/* 若栈不空 * 用e返回s的栈顶元素,并返回true * 否则返回false*/int get_top(lp_stack s, datatype *e);/* 插入元素e为新的栈顶元素 */void push(lp_stack s, datatype e);/* 若栈不空 * 删除栈顶元素,用e返回其值,并返回true * 否则返回false*/int pop(lp_stack s, datatype *e);/* 从栈底到栈顶依次对栈中每个元素调用visit()函数. * 一旦visit()失败,则操作失败*/ void stack_traverse(lp_stack s, void(*visit)(lp_stack));/* 遍历处理函数 */void visit(lp_stack s);/* 接口的实现文件 */#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include"lp_stack.h"lp_stack stack_init(lp_stack s){    s -> next = NULL;    return s;}void stack_destroy(lp_stack s){    lp_stack temp = s;    while(s)    {        s = s -> next;        free(temp);        temp = s;    }}void stack_clear(lp_stack s){    lp_stack temp = s -> next;    while(s -> next)    {        s -> next = s -> next -> next;        free(temp);        temp = s -> next;    }}int stack_empty(lp_stack s){    if(s -> next = NULL)        return true;    return false;}int stack_length(lp_stack s){    /* 栈的当前结点 */    lp_stack top = s -> next;    /* 计数器 */    int count = 0;    while(top)    {        count += 1;        top = top -> next;    }    return count;}int get_top(lp_stack s, datatype *e){    if (s -> next == NULL)        return false;    *e = s -> next -> data;    return true;}void push(lp_stack s, datatype e){    lp_stack new_node = (lp_stack)malloc(sizeof(stack));    new_node -> data = e;    new_node -> next = s -> next;    s -> next = new_node;}int pop(lp_stack s, datatype *e){    if(s -> next == NULL)        return false;    *e = s -> next -> data;    lp_stack node = s -> next;    s -> next = s -> next -> next;    free(node);    return true;}void stack_traverse(lp_stack s, void (*visit)(lp_stack)){    visit(s);}void visit(lp_stack s){    lp_stack node = s -> next;    while(node)    {        printf("%d ",node -> data);        node = node -> next;    }}int main(){    lp_stack s = (lp_stack)malloc(sizeof(stack));    s = stack_init(s);    printf("length:%d\n", stack_length(s));    push(s, 1);    printf("length:%d\n", stack_length(s));    push(s, 2);    printf("length:%d\n", stack_length(s));    push(s, 3);    printf("length:%d\n", stack_length(s));    stack_traverse(s, visit);    datatype *e;    get_top(s, e);    printf("get_top:%d\n", *e);    stack_traverse(s, visit);       pop(s, e);    printf("pop:%d\n", *e);    stack_traverse(s, visit);    stack_clear(s);    printf("length:%d\n", stack_length(s));    stack_traverse(s, visit);}