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上一篇文章：数据结构：双向链表-CSDN博客
与本文相关的结构体传参：自定义类型：结构体-CSDN博客
1.栈
1.1概念和结构
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（LastInFirstOut）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。
栈底层结构选型：
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。
原因：在入栈和出栈的时间复杂度均为O(1)的前提条件下，数组的内存利用率远高于链表，尤其是在存储小数据类型时。
1.2栈的实现
依旧建立三个文件：
1.2.1定义栈的结构
//定义栈的结构
typedef int STDataType;
typedef struct Stack {
STDataType* arr;
int top;//指向当前栈顶元素的索引--正好为栈中有效的数据个数
int capacity;//栈的空间大小
}ST;
1.2.2初始化
//初始化
void STInit(ST* ps)
{
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->size = 0;
}调用调试：
1.2.3销毁
//销毁
void STDesTroy(ST* ps)
{
if (ps->arr)
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
ps->size = ps->capacity = 0;
}1.2.4入栈
// ⼊栈
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
//判断空间是否足够
if (ps->top == ps->capacity)
{
//增容
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(STDataType));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail!");
exit(1);
}
ps->arr = tmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
//空间足够
ps->arr[ps->top++] = x;
}调用测试：
STPush(&st, 1);
STPush(&st, 2);
STPush(&st, 3);
STPush(&st, 4);
STPush(&st, 5);1.2.5判空
//栈是否为空
bool STEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}1.2.6出栈
//出栈
void STPop(ST* ps)
{
assert(!STEmpty(ps));
ps->top--;
}调用测试：
1.2.7取栈顶元素
top为指向当前栈顶元素的索引，所以需要-1。
//取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{
assert(!STEmpty(ps));
return ps->arr[ps->top - 1];
}调用测试：
while (!STEmpty(&st))
{
//取栈顶
STDataType top = STTop(&st);
printf("%d ", top);
//出栈
STPop(&st);
}
printf("\n");1.2.8获取栈中有效元素个数
//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}调用测试：
printf("size:%d\n",STSize(&st));1.3解释assert(ps)与assert(!STEmpty)
assert(ps)：保证传入的为有效的栈结构体变量。限制参数不能为空。
assert(!STEmpty)：保证栈中的有效个数不能为空。
2.力扣算法题：有效的括号
理解题意：
思路：借助栈，遍历字符串，如果遇到左括号，就将字符串入栈，如果遇到右括号，就取栈顶，将其与右括号相比较，相同则出栈。
编程中遇到的问题：有空字符串或者遇到一开始就是右括号的，需要判断栈是否为空以及对于条件表达式的使用错误。
代码如下：
// 需要借助栈
// 定义栈的结构
typedef char STDataType;
typedef struct Stack {
STDataType* arr;
int top; // 指向当前栈顶元素的索引--正好为栈中有效的数据个数
int capacity; // 栈的空间大小
} ST;
// 初始化
void STInit(ST* ps) {
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->top = 0;
}
// 销毁
void STDesTroy(ST* ps) {
if (ps->arr)
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
ps->top = ps->capacity = 0;
}
// ⼊栈
void STPush(ST* ps, STDataType x) {
assert(ps);
// 判断空间是否足够
if (ps->top == ps->capacity) {
// 增容
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
STDataType* tmp =
(STDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(STDataType));
if (tmp == NULL) {
perror("realloc fail!");
exit(1);
}
ps->arr = tmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
// 空间足够
ps->arr[ps->top++] = x;
}
// 栈是否为空
bool STEmpty(ST* ps) {
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
// 出栈
void STPop(ST* ps) {
assert(!STEmpty(ps));
ps->top--;
}
// 取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps) {
assert(!STEmpty(ps));
return ps->arr[ps->top - 1];
}
// 获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps) {
assert(ps);
return ps->top;
}
// 以上为栈结构的定义与常见方法
bool isValid(char* s) {
ST st;
STInit(&st);
char* i = s;
while (*i != '\0') {
// 左括号入栈
if (*i == '(' || *i == '[' || *i == '{') {
STPush(&st, *i);
} else {
// 右括号取栈顶，出栈或返回false
// 若第一个为右括号，为空栈
if (STEmpty(&st)) {
STDesTroy(&st);
return false;
}
char top = STTop(&st);
if((top == '[' && *i != ']')
|| (top == '{' && *i != '}')
|| (top == '(' && *i != ')'))
{
STDesTroy(&st);
return false;
}
//匹配-出栈
STPop(&st);
}
i++;
}
// 栈是否为空
// if(STEmpty(&st))
// {
// STDesTroy(&st);
// return true;
// }
// STDesTroy(&st);
// return false;
bool ret = STEmpty(&st) ? true : false;
STDesTroy(&st);
return ret;
}最终通过测试。
本章完。