前言
栈的学习难度非常简单，前提是如果你学过顺序表和单链表的话，我直接说我的观点了，栈就是有限制的顺序表和单链表。
栈只允许一端进行插入删除。栈去除了各种情况复杂的插入删除，只允许一端插入删除的特性，这一种数据结构在实际应用场景非常有价值。
栈的概念
栈是一种线性表，其中只允许固定的一段进行插入删除元素操作。
其中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。
栈中数据遵循一个元素LIFO（Last In Fast Out）,后进先出原则。
栈有一句话概括了它的特点：先进后出，后进先出。
进栈与出栈一图流搞定。
栈的定义
栈分两种存储结构：
1.顺式存储结构，比如前面的顺序表。顺序表可以通过静态数组和动态数组实现。
那么栈的顺式存储结构也能通过静态数组和动态数组实现。这种栈称为数组栈。
2.链式存储结构，比如链表（这里指单链表）。栈也能像单链表那样的结构定义，这种栈称为链表栈。
数组栈（顺序栈）
数组有定长数组和动态数组。
选择数组下标为0为栈底，选择存储有效数据最远的为栈顶。
对于静态数组的栈，不妨我们称做静态（数组）栈。
要素：
1.定长数组。
2.栈顶指针（用于记录当前位置）。
注意：栈顶指针不一定是真的指针，这里可以数数组下标，因为数组在内存中连续存储的特性，用下标也就是在用指针。
对于复杂数据类型，还是离不开结构体。如下：
#define NUM_MAX 100//看情况调整
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType arr[NUM_MAX];//定长数组
int top;//栈顶指针
}ST;
tip：这里的top其实就是静态顺序表的size，只是换了一个变量名。
这里换成top其实是要养成良好的取名风格，方便后续的学习。
后面针对动态数组实现的栈，我们不妨称为动态（数组）栈
要素：
1.栈数据类型的一级指针；用于动态内存分配
2.栈顶指针；（前面解释过，不在解释）
3.容量大小；（动态数组不会记住当前已有的空间大小，需要额外引入变量记录）
总结：用结构体，和动态顺序表一模一样，除了size改了个名叫top。
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* a;
int top;
int capacity;
}ST;链式栈
首先选择什么类型链表结构，链表结构合计8种，由于进栈出栈限定在一端操作，单链表就适合。（栈不适合带头结点的单链表）
哪端作为栈顶，另一端作为栈底呢？
由于单链表的单向性且要符合栈的LIFO特性。
头指针指向处为栈顶，尾结点处为栈底。
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
struct Stack* next;
STDataType data;
}ST;
您可能想问，这不就是单链表吗，跟链式栈有什么区别？
不不不，单链表还有一个关键的东西----头指针。
头指针和栈顶指针合二为一了。接下来只要用该结构体实现栈的相关函数，就可以明显区分单链表和链式栈的差别了。
ST* top = NULL;//创建一个链式栈
栈的实现（用动态数组栈实现）
数组栈比链式栈更简单，所以我们优先实现数组栈。
这里出栈进栈等价于顺序表的尾删和尾插，顺序表处理这方面效率是最高的。
显然用顺序栈（数组栈），前排提醒：实现顺序表可以说相当简单。
这里选择数组栈的动态数组的方式实现。
#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* a;
int top;
int capacity;
}ST;
//栈的初始化
void STInit(ST* pst);
//栈的销毁
void STDestroy(ST* pst);
//压栈/进栈/入栈
void STPush(ST* pst,STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* pst);
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst);
//判空
bool STEmpty(ST* pst);
//栈上合计多少个元素个数
int STsize(ST* pst);
栈的初始化
void STInit(ST* pst)
{
assert(pst);
pst->a = NULL;
//pst->top = -1;//top指向最新插入的数据
//以这个为例
pst->top = 0;//top指向当前有效数据的下一个位置。
pst->capacity = 0;//容量大小
}栈的销毁
void STDestroy(ST* pst)
{
assert(pst);
free(pst->a);//释放动态开辟空间
//以下同初始化
pst->a = NULL;
pst->top = pst->capacity = 0;//置空
}
压栈函数
void STPush(ST* pst,STDataType x)
{
assert(pst);
//动态增容
if (pst->top == pst->capacity)
{
int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : 2 * pst->capacity;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, newcapacity * sizeof(STDataType));//给动态数组开辟空间
if (tmp == NULL)//判断空间是否开辟失败
{
perror("realloc fail");
return;
}
pst->a = tmp;//开辟成功赋值
pst->capacity = newcapacity;
}
pst->a[pst->top++] = x;
}出栈函数
void STPop(ST* pst)
{
assert(pst);
assert(!STEmpty(pst));//空栈不能删除
pst->top--;//直接改变栈顶即可
}栈顶元素函数
STDataType STTop(ST* pst)
{
assert(pst);
assert(!STEmpty(pst));//空栈没有元素了
return pst->a[pst->top-1];
}
判断空栈函数
bool STEmpty(ST* pst)
{
assert(pst);
return pst->top == 0;//判断是否为空栈
}
计算栈的长度
int STsize(ST* pst)
{
assert(pst);
return pst->top;//返回当前栈上的元素个数。
}总源代码
请自行迁移用静态数组和单链表表示栈。
#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>//bool类型
#include<stdlib.h>//realloc动态内存函数
#include<assert.h>//assert断言
//结构体声明定义
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* a;
int top;
int capacity;
}ST;
//栈的初始化
void STInit(ST* pst);
//栈的销毁
void STDestroy(ST* pst);
//压栈/进栈/入栈
void STPush(ST* pst, STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* pst);
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst);
//判空
bool STEmpty(ST* pst);
//栈上合计多少个元素个数
int STsize(ST* pst);
void STInit(ST* pst)
{
assert(pst);
pst->a = NULL;
//pst->top = -1;//top指向最新插入的数据
//以这个为例
pst->top = 0;//top指向当前有效数据的下一个位置。
pst->capacity = 0;//容量大小
}
void STDestroy(ST* pst)
{
assert(pst);
free(pst->a);//释放动态开辟空间
//以下同初始化
pst->a = NULL;
pst->top = pst->capacity = 0;//置空
}
void STPush(ST* pst,STDataType x)
{
assert(pst);
//动态增容
if (pst->top == pst->capacity)
{
int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : 2 * pst->capacity;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, newcapacity * sizeof(STDataType));//给动态数组开辟空间
if (tmp == NULL)//判断空间是否开辟失败
{
perror("realloc fail");
return;
}
pst->a = tmp;//开辟成功赋值
pst->capacity = newcapacity;
}
pst->a[pst->top++] = x;
}
void STPop(ST* pst)
{
assert(pst);
assert(!STEmpty(pst));//空栈不能删除
pst->top--;//直接改变栈顶即可
}
STDataType STTop(ST* pst)
{
assert(pst);
assert(!STEmpty(pst));//空栈没有元素了
return pst->a[pst->top-1];
}
bool STEmpty(ST* pst)
{
assert(pst);
return pst->top == 0;//判断是否为空栈
}
int STsize(ST* pst)
{
assert(pst);
return pst->top;//返回当前栈上的元素个数。
}
int main()
{
ST st;
STInit(&st);
STPush(&st, 1);
STPush(&st, 2);
STPush(&st, 3);
STPush(&st, 4);
STPush(&st, 5);
STPush(&st, 6);
while (!STEmpty(&st))
{
printf("%d", STTop(&st));
STPop(&st);
}
STDestroy(&st);
return 0;
}
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