1 概念与结构

栈：⼀种特殊的线性表，其只允许在固定的⼀端进⾏插⼊和删除元素操作。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。栈中的数据元素遵守后进先出LIFO（Last In First Out）的原则。

压栈：栈的插⼊操作叫做进栈/压栈/⼊栈，⼊数据在栈顶。

出栈：栈的删除操作叫做出栈。出数据也在栈顶。

栈的实现⼀般可以使⽤数组或者链表实现，相对⽽⾔数组的结构实现更优⼀些。因为在前链表中尾插需要遍历单链表，时间复杂度比数组尾插的时间复杂度高，数组在尾上插入数据的代价⽐较⼩，并且栈不存在从栈底直接取出，必须满足从栈顶取出，就不存在非空的头插，所以不论是出栈，入栈数组的时间复杂度都为o（1）。

2 栈的实现

和前面的数据结构实现一样，创建三个文件stack.h,stack.c,test.c，分别为头文件，函数实现文件，以及测试文件（检验实现的函数是否正确）。

stack.h

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>typedef int SDataType;typedef struct Stack
{SDataType* arr;int top;int capacity;
}ST;void StackInit(ST*ps);
void StackDestory(ST* ps);void StackPush(ST* ps, SDataType x);
void StackPop(ST* ps);SDataType StackTop(ST* ps);
int STSize(ST* ps);

这里很之前的一样，栈里存的元素。可以是各种数据类型，为了方便后续改成其他类型，这里重定义数据类型为SDataType，这里以int为例，Stack结构体里，包含数组，栈顶位置top，以及空间大小capacity。

初始化StackInit

void StackInit(ST*ps)
{assert(ps);ps->arr = NULL;ps->top = ps->capacity = 0;
}

断言传的指针非空，数组置为空，栈顶为置和空间大小都为0.

入栈StackPush

void StackPush(ST* ps, SDataType x)
{assert(ps);if (ps->top == ps->capacity){int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;SDataType* tmp = (SDataType*)realloc(ps->arr,newcapacity * sizeof(SDataType));if (tmp == NULL){perror("realloc fail!");exit(1);}ps->arr = tmp;ps->capacity = newcapacity;}ps->arr[ps->top] = x;ps->top++;
}

断言传的指针非空，首先要判断空间是否满了，或者空间大小为零，这里就需要申请空间，申请的大小每次为上一次的两倍，如果开始大小为零，则先申请4个大小的空间，然后对top栈顶位置的元素赋值x，最后top位置向后移动++。

判断栈为空StackEmpty

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

这里利用bool类型返回，先断言传的指针非空，这里通过判断top位置是否为0，来判断栈是否为空。

出栈StackPop

void StackPop(ST* ps)
{assert(!StackEmpty(ps));ps->top--;
}

先判断栈是否为空，为空则不能出栈，这里直接将top位置向前移动一位，相当于合法访问的位置比原来的栈少了一个，即将栈顶元素拿出来了。

读取栈顶元素StackTop

SDataType StackTop(ST* ps)
{assert(!StackEmpty(ps));return ps->arr[ps->top-1];
}

先判断栈是否为空，为空则没有栈顶元素，这里直接通过数组下标访问，找到栈顶元素。

元素个数STSize

int STSize(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top;
}

断言传的指针非空，直接返回Top位置，即为数组元素个数。

销毁栈StackDestory

void StackDestory(ST* ps)
{if (ps->arr != NULL){free(ps->arr);}ps->arr = NULL;ps->top = ps->capacity = 0;
}

先销毁数组中元素，不为空，就直接释放掉，置为空，栈顶位置和空间大小都置为0。

3.整体代码

Stack.h

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>typedef int SDataType;typedef struct Stack
{SDataType* arr;int top;int capacity;
}ST;void StackInit(ST*ps);
void StackDestory(ST* ps);void StackPush(ST* ps, SDataType x);
void StackPop(ST* ps);SDataType StackTop(ST* ps);
int STSize(ST* ps);

Stack.c

#include"Stack.h"
void StackInit(ST*ps)
{assert(ps);ps->arr = NULL;ps->top = ps->capacity = 0;
}void StackDestory(ST* ps)
{if (ps->arr != NULL){free(ps->arr);}ps->arr = NULL;ps->top = ps->capacity = 0;
}void StackPush(ST* ps, SDataType x)
{assert(ps);if (ps->top == ps->capacity){int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;SDataType* tmp = (SDataType*)realloc(ps->arr,newcapacity * sizeof(SDataType));if (tmp == NULL){perror("realloc fail!");exit(1);}ps->arr = tmp;ps->capacity = newcapacity;}ps->arr[ps->top] = x;ps->top++;
}bool StackEmpty(ST*ps)
{assert(ps);return ps->top == 0;
}
void StackPop(ST* ps)
{assert(!StackEmpty(ps));ps->top--;
}SDataType StackTop(ST* ps)
{assert(!StackEmpty(ps));return ps->arr[ps->top-1];
}int STSize(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top;
}