5.1 栈
先入后出的线性数据结构
5.1.1 栈的常用操作
push()
、pop()
、peek()
5.1.2 栈的实现
栈可以视为一种受限制的数组或链表,可以去掉一些数组与链表部分无关操作,使其为栈
1. 基于链表的实现
将链表的头节点视为栈顶,尾节点视为栈底
/* 基于链表实现的栈 */
typedef struct {
ListNode *top; // 将头节点作为栈顶
int size; // 栈的长度
} LinkedListStack;
/* 构造函数 */
LinkedListStack *newLinkedListStack() {
LinkedListStack *s = malloc(sizeof(LinkedListStack));
s->top = NULL;
s->size = 0;
return s;
}
/* 析构函数 */
void delLinkedListStack(LinkedListStack *s) {
while (s->top) {
ListNode *n = s->top->next;
free(s->top);
s->top = n;
}
free(s);
}
/* 获取栈的长度 */
int size(LinkedListStack *s) {
return s->size;
}
/* 判断栈是否为空 */
bool isEmpty(LinkedListStack *s) {
return size(s) == 0;
}
/* 入栈 */
void push(LinkedListStack *s, int num) {
ListNode *node = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));
node->next = s->top; // 更新新加节点指针域
node->val = num; // 更新新加节点数据域
s->top = node; // 更新栈顶
s->size++; // 更新栈大小
}
/* 访问栈顶元素 */
int peek(LinkedListStack *s) {
if (s->size == 0) {
printf("栈为空\n");
return INT_MAX;
}
return s->top->val;
}
/* 出栈 */
int pop(LinkedListStack *s) {
int val = peek(s);
ListNode *tmp = s->top;
s->top = s->top->next;
// 释放内存
free(tmp);
s->size--;
return val;
}
2. 基于数组的实现
将数组的尾部作为栈顶;入栈与出栈操作分别对应在数组尾部添加元素与删除元素,时间复杂度都为 \(𝑂(1)\) 。
/* 基于数组实现的栈 */
typedef struct {
int *data;
int size;
} ArrayStack;
/* 构造函数 */
ArrayStack *newArrayStack() {
ArrayStack *stack = malloc(sizeof(ArrayStack));
// 初始化一个大容量,避免扩容
stack->data = malloc(sizeof(int) * MAX_SIZE);
stack->size = 0;
return stack;
}
/* 析构函数 */
void delArrayStack(ArrayStack *stack) {
free(stack->data);
free(stack);
}
/* 获取栈的长度 */
int size(ArrayStack *stack) {
return stack->size;
}
/* 判断栈是否为空 */
bool isEmpty(ArrayStack *stack) {
return stack->size == 0;
}
/* 入栈 */
void push(ArrayStack *stack, int num) {
if (stack->size == MAX_SIZE) {
printf("栈已满\n");
return;
}
stack->data[stack->size] = num;
stack->size++;
}
/* 访问栈顶元素 */
int peek(ArrayStack *stack) {
if (stack->size == 0) {
printf("栈为空\n");
return INT_MAX;
}
return stack->data[stack->size - 1];
}
/* 出栈 */
int pop(ArrayStack *stack) {
int val = peek(stack);
stack->size--;
return val;
}