栈

       栈的理解

        咱们先不管栈的数据结构什么，先了解栈是什么，栈就像一个桶一样，你先放进去的东西，被后放进的的东西压着，那么就需要把后放进行的东西拿出才能拿出来先放进去的东西，如图1，就像图1中样子：

 图1

        图1中如果你需要拿书本1那么就要先将，书本432按照这个顺序拿出来，才能拿到书本1，如果拿书本4那么就可以直接拿到，这就是栈的一个性质，所以栈的专业名称就叫：FILO(first in last out),翻译后就是先进后出；

      栈的数据结构：

        物理结构：

        和队列一样，有一个存储数据的数据域，这里用的是数组，然后是一个栈顶指针，栈顶指针指向栈顶元素，还有栈的大小;

        用结构体封装后，代码实现如下：

        

typedef struct stack {//栈的结构定义
    int top, size;//分别是栈顶指针，栈的大小
    void *data;//数据域
} stack;

        逻辑结构：

        先进后出，后进先出，需要维护的性质，不能破坏这个性质；

      结构操作

        来看栈是如何对里面的数据如何出栈和入栈的；

        入栈：

        如图现在是栈的情况，里面有元素1234：

         

        现在对元素5进行入栈，top指针先往上偏移：

        

        然后元素5入栈：

         

         最后完成入栈；

         出栈：

         直接对于上面的完成入栈元素5的情况开始出栈，出栈元素4： 

         直接将指针，偏移两步，到指针指向元素3，然后元素5，元素4按照顺序出栈：

        最终元素4，5都出栈：

         

        看完了图片的展示，下面开始代码实现： 

        

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

typedef struct stack {//栈的结构定义
    int top, size;//分别是栈顶指针，栈的大小
    int *data;//数据域
} stack;

stack *init(int n) {//向计算机借空间，然栈里面有空间可以存值
    stack *s = (stack *)malloc(sizeof(stack));
    s->data = (int *)malloc(sizeof(int) * n);
    s->top = -1;
    s->size = n;
    return s;
}

int empty(stack *s) {//判短栈是否为空
    return s->top == -1;
}

int top(stack *s) {//获取栈顶元素
    if (empty(s)) return -1;
    return s->data[s->top];
}

int push(stack *s, int val) {//入栈元素
    if (s->top == s->size - 1) return 0;
    s->data[++(s->top)] = val;
    s->size++;
    return 1;
}

int pop(stack *s) {//出栈元素
    if (empty(s)) return 0;
    s->top--;
    s->size--;
    return 1;
}

void clear(stack *s) {//借了计算机的还回去
    if (!s) return ;
    free(s->data);
    free(s);
    return ;
}

void output(stack *s) {//打印栈里的元素
    printf("stack(%d) = [", s->size);
    for (int i = s->top; i >= 0; i--) {
        i != s->top && printf(" ");
        printf("%d", s->data[i]);
    }
    printf("]\n");
    return ;
}


int main() {//测试
    srand(time(0));
    stack *s = init(20);
    int op, val;
    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        op = rand() % 4;
        val = rand() % 100;
        switch (op) {
            case 0:
            case 1:
            case 2: {
                printf("%d push in stack is %d\n", val, push(s, val));   
            } break;
            case 3: {
                int top_number = top(s);
                printf("%d pop in stack is %d\n", top_number, pop(s));
            } break;
        }
        output(s);
    }
    clear(s);
    return 0;
}