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C語言實(shí)現(xiàn)棧的示例詳解

 更新時間:2022年06月29日 10:50:27   作者:。菀枯。  
棧是一種特殊的線性表,只允許從一端進(jìn)出數(shù)據(jù),稱為后進(jìn)先出,先進(jìn)后出。本文主要為大家介紹了C語言實(shí)現(xiàn)棧的示例代碼,感興趣的可以了解一下

前言

前一段時間,我們試著用C語言實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的順序表,單鏈表,雙向循環(huán)鏈表。今天我們再用C語言來實(shí)現(xiàn)另一種特殊的線性結(jié)構(gòu):

一. 什么是棧

棧(stack)又名堆棧,它是一種運(yùn)算受限的線性表。限定僅在表尾進(jìn)行插入和刪除操作的線性表。這一端被稱為棧頂,相對地,把另一端稱為棧底。向一個棧插入新元素又稱作進(jìn)棧、入?;驂簵?,它是把新元素放到棧頂元素的上面,使之成為新的棧頂元素;從一個棧刪除元素又稱作出?;蛲藯?,它是把棧頂元素刪除掉,使其相鄰的元素成為新的棧頂元素。

類似于步槍的子彈夾,后進(jìn)去的子彈先發(fā)射出來以后,前面的子彈才可以發(fā)射。

二. 使用什么來實(shí)現(xiàn)棧

前一段時間,我們學(xué)習(xí)了兩種線性表,一種是順序表,一種是鏈表,那么對于棧我們該用哪一個來實(shí)現(xiàn)比較好呢

首先我們來對比一下線性表和鏈表

不同點(diǎn)順序表鏈表
存儲空間上物理上一定連續(xù)邏輯上連續(xù),但物理上不一定連續(xù)
隨機(jī)訪問可以直接訪問任何元素必須從頭節(jié)點(diǎn)開始往后尋找
任意位置插入或刪除元素要搬移其他的元素,效率低。只需要修改節(jié)點(diǎn)的指針指向,效率高
插入動態(tài)順序表,當(dāng)空間不夠時需要擴(kuò)容無容量概念,需要就申請,不用就釋放
應(yīng)用場景元素高效存儲,并且需要頻繁訪問需要在任意位置插入或者刪除頻繁

綜合以上來看,我認(rèn)為實(shí)現(xiàn)一個棧,使用順序表比較好。

1.棧是先進(jìn)后出,使用順序表,在元素出棧后更容易找到新的棧頂。

2.順序表CPU高速緩存命中率高,可以減少CPU去內(nèi)存拿數(shù)據(jù)的次數(shù),速度快,效率高。

三. 棧的實(shí)現(xiàn)

3.1 頭文件

1.包含的標(biāo)準(zhǔn)庫

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h> //C語言中的bool類型需要這個頭文件
#include <assert.h>

2.定義結(jié)構(gòu)體

typedef int STDateType;//棧中元素的數(shù)據(jù)類型

typedef struct Stack
{
	STDateType* a; //順序表
	int top; //棧頂
	int capacity; //棧的容量
}Stack;

3.函數(shù)的聲明

void StackInti(Stack* ps);
// 棧的初始化
void StackDestory(Stack* ps);
// 棧的銷毀
void StackPush(Stack* ps, STDateType x);
// 入棧
void StackPop(Stack* ps);
// 出棧
bool StackEmpty(Stack* ps);
// 判斷棧是否為空
STDateType StackTop(Stack* ps);
// 取棧頂元素

3.2 函數(shù)實(shí)現(xiàn)

1. 棧的初始化

我們用assert(斷言),防止ps為空指針。

void StackInti(Stack* ps)
{
    assert(ps);
    
    ps->a = NULL;
    ps->capacity = 0;
    ps->top = 0;
}

2. 棧的銷毀

釋放順序表。

void StackDestory(Stack* ps)
{
	assert(ps);

	free(ps->a);
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}

3.入棧

void StackPush(Stack* ps, STDateType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity) //判斷容量是否足夠
	{
		int newCapcity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		ps->a = (int*)realloc(ps->a, sizeof(int) * newCapcity);
		if (ps->a == NULL)
		{
			printf("ralloc error");
			exit(-1);
		}
		ps->capacity = newCapcity;
	}

	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}

4. 出棧

void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0); //空棧不能被刪除

	ps->top--;
}

5. 判斷棧是否為空

bool StackEmpty(Stack* ps)
{
    assert(ps);
    return ps->top == 0; // 如果為空則返回true,否則返回false
}

6. 取棧頂元素

STDateType StackTop(Stack* ps)
{
    assert(ps);
    assert(ps->top > 0);//空棧不能被刪除

    return ps->a[ps->top - 1];
}

這樣我們就實(shí)現(xiàn)了一個簡單的棧

3.3 完整代碼

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

typedef int STDateType;

typedef struct Stack
{
	STDateType* a;
	int top;
	int capacity;
}Stack;

void StackInti(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}

void StackDestory(Stack* ps)
{
	assert(ps);

	free(ps->a);
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}

void StackPush(Stack* ps, STDateType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newCapcity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		ps->a = (int*)realloc(ps->a, sizeof(int) * newCapcity);
		if (ps->a == NULL)
		{
			printf("ralloc error");
			exit(-1);
		}
		ps->capacity = newCapcity;
	}

	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}

void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);

	ps->top--;
}

bool StackEmpty(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}

STDateType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);

	return ps->a[ps->top - 1];
}

四. 棧的用處

我們好不容易實(shí)現(xiàn)了一個棧,接下來我們來做個題看看棧有什么用吧。

題目描述

給定一個只包括 ‘(’,’)’,’{’,’}’,’[’,’]’ 的字符串 s ,判斷字符串是否有效。

有效字符串需滿足:

左括號必須用相同類型的右括號閉合。

左括號必須以正確的順序閉合。

基礎(chǔ)框架

C語言的基礎(chǔ)框架如下

bool isValid(char * s){

???????}

解題思路

左括號一定要和右括號對齊,非常滿足棧的特性

我們可以將所有的左括號存入一個棧中。

然后遇到右括號,就出棧,判斷是否匹配。

直到棧為空且字符串中的括號也遍歷完了,那么所有括號就正確的匹配了。

代碼詳解

// 1.因?yàn)镃語言并沒有現(xiàn)成的棧,所以我們需要自己造輪子,先寫個棧再說
typedef char STDateType; // 更改數(shù)據(jù)類型為char

typedef struct Stack
{
	STDateType* a;
	int top;
	int capacity;
}Stack;

void StackInti(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}

void StackDestory(Stack* ps)
{
	assert(ps);

	free(ps->a);
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;
}

void StackPush(Stack* ps, STDateType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newCapcity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		ps->a = (int*)realloc(ps->a, sizeof(int) * newCapcity);
		if (ps->a == NULL)
		{
			printf("ralloc error");
			exit(-1);
		}
		ps->capacity = newCapcity;
	}

	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}

void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);

	ps->top--;
}

bool StackEmpty(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}

STDateType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);

	return ps->a[ps->top - 1];
}

bool isValid(char * s){
    Stack a;
    StackInti(&a);
    while(*s)
    {
        if (*s == '(' || *s == '[' || *s == '{') //入棧
        {
            StackPush(&a, *s);
        } 
        else //出棧
        {
            if(StackEmpty(&a)) //右括號多一個的情況
            {
                return false;
            }

            char tmp = StackTop(&a);
            StackPop(&a);
            if ((*s == ')' && tmp != '(') 
              ||(*s == ']' && tmp != '[')
              ||(*s == '}' && tmp != '{') )
            {
                return false;
            }
        }
        s++;
    }
    return StackEmpty(&a); //防止出現(xiàn)多一個左括號的情況
}

到此這篇關(guān)于C語言實(shí)現(xiàn)棧的示例詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言 棧內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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