栈的详解和例题(力扣有效括号)

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文章目录

  • 前言
  • 一.什么是栈
  • 二.栈的实现
  • 三.例题(力扣)
  • 总代码

前言

之前讲了,很多关于栈的习题,还有栈与队列的互相转换,还是补一篇栈的详解


一.什么是栈

栈(stack)是一种只允许在一端进行插入和删除操作的线性表。这一端称为栈顶,另一端称为栈底。栈的特点是后进先出(LIFO),即最后进入的元素最先出来。栈可以用来存储局部变量和一些数据,当函数或线程执行完毕,栈就会释放空间。

二.栈的实现

这样的实现它分为两种,一种是用数组去实现栈,另一种就是用链表去实现栈,我们这里主要讲的是用数组去实现栈,用链表实现栈又叫做链式栈,如果用尾做为栈顶那么尾插尾删就要设计成双向链表,否则删除数据效率会很低。

2.1结构

注意:初始化时把top=0的话,top可以看成有栈中的元素总数,不是栈顶的元素下标!!

typedef int STDataType;
typedef struct stack
{STDataType* a;int top;int capacity
}ST;

其实就可以把它看成一个顺序表,top就是size的意思,它用来控制栈顶的元素的

2.2初始化

初始化时,top给的是0的话,意味着top栈顶数据的指向下一个,top给-1的话,意味着top就是栈顶数据

void stackInit(ST* ps)
{assert(ps);ps->a = NULL;ps->top = 0;//ps->top=-1;ps->capacity = 0;
}

2.3放入数据

这里和顺序表的扩容和插入一模一样

void stackPush(ST* ps, STDataType x)
{assert(ps);//检查扩容if (ps->top == ps->capacity){int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a,sizeof(STDataType) * newcapacity);assert(tmp);ps->a = tmp;ps->capacity = newcapacity;}ps->a[ps->top] = x;ps->top++;}

 2.4删数据和取栈顶元素

我初始化的top为0,所以取栈顶元素的下标是top-1

void stackPop(ST* ps)
{assert(ps);assert(ps->top > 0);ps->top--;
}STDataType stackTop(ST* ps)
{assert(ps);assert(ps->top > 0);//我初始化的top为0,所以取栈顶元素的下标是top-1return ps->a[ps->top -1 ];
}

2.5检查栈中还要元素和释放

bool stackEmpty(ST* ps)
{assert(ps);
//说明栈里没有元素了if (ps->top == 0)return true;elsereturn false;
}
void stackDestroy(ST* ps)
{assert(ps);free(ps->a);ps->a = NULL;ps->capacity = ps->top = 0;
}

然后我们来看一道例题

三.例题(力扣)

给定一个只包括 '('')''{''}''['']' 的字符串 s ,判断字符串是否有效。

有效字符串需满足:

  1. 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
  2. 左括号必须以正确的顺序闭合。
  3. 每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。

示例 1:

输入:s = "()"
输出:true
输入:s = "(]"
输出:false

20. 有效的括号 - 力扣(LeetCode)

思路:利用栈算法先搭建一个栈,然后我们先让左括号入栈,在让左括号出栈和右括号匹配

注意:因为如果用C语言去写,c语言中的库没有栈的,所以必须自己搭建一个栈,就是我们上面写的

3.1

我们先断言一下传来的不能是空指针,然后对栈进行初始化,然后设置一个循环,意思是说等这个字符串走完了之后这个循环就出了,第一步判断我们先得让左括号入栈,如果是左括号的就入栈,然后字符串加加

assert(s);
ST st;
stackInit(&st);
while (*s)
{if (*s == '(' || *s == '{' || *s == '['){stackPush(&st, *s);s++;}

3.2

然后如果不是左括号我们就可以进行第一次判断了,如果遇到了右括号,但是栈里没有数据,说明前面没有右括号不匹配,我们直接退出,如果不是这个错误的话,我们就可以取栈顶元素,把这个括号取出来删掉,然后进行左括号匹配,如果不是就直接退出,注意:stackDestroy(&st);为什么我要提前放不在后面放,因为我在这里就退出了存在开屏内存没有释放会造成内存泄露。

else
{if (stackEmpty(&st)){return false;}STDataType top = stackTop(&st);stackPop(&st);if ((*s == ')' && top != '(') || (*s == '}' && top != '{') || (*s == ']' && top != '[')){stackDestroy(&st);return false;}else {s++;}}

3.3

如果只有左括号没有右括号呢,所以我的结尾判断还需要特殊一点,如果栈里还有元素的话就说明还存在左括号没有出去没有匹配,所以我也不能返回正确

bool ret = stackEmpty(&st);
stackDestroy(&st);
return ret;

总代码

注意这个题目是符号判断,所以我的STDataType是char类型的

typedef char STDataType;
typedef struct stack
{STDataType* a;int top;int capacity;
}ST;void stackInit(ST* ps)
{assert(ps);ps->a = NULL;ps->top = 0;ps->capacity = 0;
}void stackPush(ST* ps, STDataType x)
{assert(ps);//检查扩容if (ps->top == ps->capacity){int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newcapacity);assert(tmp);ps->a = tmp;ps->capacity = newcapacity;}ps->a[ps->top] = x;ps->top++;}void stackDestroy(ST* ps)
{assert(ps);free(ps->a);ps->a = NULL;ps->capacity = ps->top = 0;
}void stackPop(ST* ps)
{assert(ps);assert(ps->top > 0);ps->top--;
}STDataType stackTop(ST* ps)
{assert(ps);assert(ps->top > 0);return ps->a[ps->top - 1];
}bool stackEmpty(ST* ps)
{assert(ps);if (ps->top == 0)return true;elsereturn false;
}
bool isValid(char* s)
{assert(s);ST st;stackInit(&st);while (*s){if (*s == '(' || *s == '{' || *s == '['){stackPush(&st, *s);s++;}else{if (stackEmpty(&st)){return false;}STDataType top = stackTop(&st);stackPop(&st);if ((*s == ')' && top != '(') || (*s == '}' && top != '{') || (*s == ']' && top != '[')){stackDestroy(&st);return false;}else {s++;}}}bool ret = stackEmpty(&st);stackDestroy(&st);return ret;}

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