C語言實現棧的範例程式碼

2022-06-27 10:00:08

一、瞭解棧的結構特點

棧是一種特殊的線性表，只允許從一端進出資料，稱為後進先出，先進後出。

壓棧：棧的插入操作叫做進棧/壓棧/入棧，入資料在棧頂

出棧：棧的刪除操作叫做出棧。出資料也在棧頂

二、具體實現

由於棧實質是一種線性表，因此可以用兩種方式來實現：順序表或連結串列

這裡我使用的是類似順序表的方式來實現。

程式碼如下：

typedef char Stacktype;
typedef struct Stack
{
    int top;
    Stacktype* data;
    int capacity;
}Stack;
 
void Stack_init(Stack* pphead);         //棧的初始化
void Stack_destory(Stack* pphead);      //棧的清空
void Stack_push(Stack* pphead, Stacktype data);  //插入資料，壓棧
void Stack_pop(Stack* pphead);          //出棧（刪除資料）
bool Stack_Empty(Stack* pphead);        //判斷棧是否為空
Stacktype Stack_Top(Stack* pphead);     //調出棧頂元素
int Stack_Size(Stack* pphead);          //檢視資料個數
 
//棧的初始化
void Stack_init(Stack* pphead)
{
 
    pphead->top = 0;
    pphead->capacity = 0;
    pphead->data = NULL;
}
//棧的清空
void Stack_destory(Stack* pphead)
{
    pphead->top = 0;
    pphead->capacity = 0;
    free(pphead->data);
    pphead->data = NULL;
}
//插入資料，壓棧
void Stack_push(Stack* pphead, Stacktype data)
{
    assert(pphead);
    if (pphead->top == pphead->capacity)
    {
        int Newcapacity = (pphead->capacity == 0) ? 4 : ((pphead->top) * 2);
        Stacktype* temp = NULL;
        temp = (Stacktype*)realloc(pphead->data, sizeof(Stacktype) * Newcapacity);
        if (temp == NULL)
        {
            printf("Stack_push");
            exit(-1);
        }
        pphead->data = temp;
        pphead->top = Newcapacity;
    }
    (pphead->data)[pphead->capacity] = data;
    pphead->capacity++;
}
//出棧（刪除資料）
void Stack_pop(Stack* pphead)
{
    assert(pphead);
    assert(Stack_Empty(pphead));
    pphead->capacity--;
}
//判斷棧是否為空
bool Stack_Empty(Stack* pphead)
{
    assert(pphead);
    return pphead->capacity != 0;
}
//調出棧頂元素
Stacktype Stack_Top(Stack* pphead)
{
    assert(pphead);
    assert(Stack_Empty(pphead));
    return pphead->data[pphead->capacity - 1];
}
//檢視資料個數
int Stack_Size(Stack* pphead)
{
    assert(pphead);
    return pphead->top;
}

補充棧的用處

我們好不容易實現了一個棧，接下來我們來做個題看看棧有什麼用吧。

題目描述

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

有效字串需滿足：

左括號必須用相同型別的右括號閉合。

左括號必須以正確的順序閉合。

基礎框架

C語言的基礎框架如下

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。

然後遇到右括號，就出棧，判斷是否匹配。

直到棧為空且字串中的括號也遍歷完了，那麼所有括號就正確的匹配了。

程式碼詳解

// 1.因為C語言並沒有現成的棧，所以我們需要自己造輪子，先寫個棧再說
typedef char STDateType; // 更改資料型別為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); //防止出現多一個左括號的情況
}

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