c语言中如何使用stack

在C语言中使用栈（Stack）的方法包括定义栈结构、初始化栈、推入元素（push）、弹出元素（pop）、检查栈是否为空等基本操作。本文将详细介绍这些操作，并提供代码示例帮助读者更好地理解和应用。

一、栈的基本概念

栈（Stack）是一种数据结构，遵循后进先出（LIFO, Last In First Out）原则。栈的主要操作包括：

push: 将元素压入栈顶。
pop: 将栈顶元素弹出。
peek: 查看栈顶元素但不弹出。
isEmpty: 检查栈是否为空。
isFull: 检查栈是否已满（在固定大小的栈中）。

二、定义栈结构

在C语言中，可以使用数组或链表来实现栈。这里我们以数组为例，定义一个栈结构。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX 100
typedef struct {
    int items[MAX];
    int top;
} Stack;

三、初始化栈

初始化栈的操作非常简单，只需将栈顶指针设置为-1，表示栈为空。

void initStack(Stack *s) {
    s->top = -1;
}

四、推入元素（push）

推入元素操作需要检查栈是否已满，如果没有满，则将元素放在栈顶，并更新栈顶指针。

void push(Stack *s, int value) {
    if (s->top == MAX - 1) {
        printf("Stack is fulln");
        return;
    }
    s->items[++(s->top)] = value;
}

五、弹出元素（pop）

弹出元素操作需要检查栈是否为空，如果不为空，则返回栈顶元素，并更新栈顶指针。

int pop(Stack *s) {
    if (s->top == -1) {
        printf("Stack is emptyn");
        return -1;
    }
    return s->items[(s->top)--];
}

六、查看栈顶元素（peek）

查看栈顶元素但不弹出。

int peek(Stack *s) {
    if (s->top == -1) {
        printf("Stack is emptyn");
        return -1;
    }
    return s->items[s->top];
}

七、检查栈是否为空

int isEmpty(Stack *s) {
    return s->top == -1;
}

八、检查栈是否已满

int isFull(Stack *s) {
    return s->top == MAX - 1;
}

九、完整示例代码

综合上述所有操作，我们可以编写一个完整的栈操作示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX 100
typedef struct {
    int items[MAX];
    int top;
} Stack;
void initStack(Stack *s) {
    s->top = -1;
}
void push(Stack *s, int value) {
    if (s->top == MAX - 1) {
        printf("Stack is fulln");
        return;
    }
    s->items[++(s->top)] = value;
}
int pop(Stack *s) {
    if (s->top == -1) {
        printf("Stack is emptyn");
        return -1;
    }
    return s->items[(s->top)--];
}
int peek(Stack *s) {
    if (s->top == -1) {
        printf("Stack is emptyn");
        return -1;
    }
    return s->items[s->top];
}
int isEmpty(Stack *s) {
    return s->top == -1;
}
int isFull(Stack *s) {
    return s->top == MAX - 1;
}
int main() {
    Stack s;
    initStack(&s);
    push(&s, 10);
    push(&s, 20);
    push(&s, 30);
    printf("Top element is %dn", peek(&s));
    printf("Stack full: %sn", isFull(&s) ? "true" : "false");
    printf("Stack empty: %sn", isEmpty(&s) ? "true" : "false");
    printf("Elements: n");
    while (!isEmpty(&s)) {
        printf("%dn", pop(&s));
    }
    return 0;
}

十、链表实现栈

除了数组实现栈，还可以用链表实现栈。链表实现的栈不需要预先设定大小，动态分配内存。以下是链表实现栈的基本步骤：

1. 定义栈结构

typedef struct Node {
    int data;
    struct Node* next;
} Node;
typedef struct {
    Node* top;
} Stack;

2. 初始化栈

void initStack(Stack* s) {
    s->top = NULL;
}

3. 推入元素（push）

void push(Stack* s, int value) {
    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    if (!newNode) {
        printf("Memory allocation errorn");
        return;
    }
    newNode->data = value;
    newNode->next = s->top;
    s->top = newNode;
}

4. 弹出元素（pop）

int pop(Stack* s) {
    if (s->top == NULL) {
        printf("Stack is emptyn");
        return -1;
    }
    Node* temp = s->top;
    int poppedValue = temp->data;
    s->top = s->top->next;
    free(temp);
    return poppedValue;
}

5. 查看栈顶元素（peek）

int peek(Stack* s) {
    if (s->top == NULL) {
        printf("Stack is emptyn");
        return -1;
    }
    return s->top->data;
}

6. 检查栈是否为空

int isEmpty(Stack* s) {
    return s->top == NULL;
}

十一、链表实现栈的完整示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct Node {
    int data;
    struct Node* next;
} Node;
typedef struct {
    Node* top;
} Stack;
void initStack(Stack* s) {
    s->top = NULL;
}
void push(Stack* s, int value) {
    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    if (!newNode) {
        printf("Memory allocation errorn");
        return;
    }
    newNode->data = value;
    newNode->next = s->top;
    s->top = newNode;
}
int pop(Stack* s) {
    if (s->top == NULL) {
        printf("Stack is emptyn");
        return -1;
    }
    Node* temp = s->top;
    int poppedValue = temp->data;
    s->top = s->top->next;
    free(temp);
    return poppedValue;
}
int peek(Stack* s) {
    if (s->top == NULL) {
        printf("Stack is emptyn");
        return -1;
    }
    return s->top->data;
}
int isEmpty(Stack* s) {
    return s->top == NULL;
}
int main() {
    Stack s;
    initStack(&s);
    push(&s, 10);
    push(&s, 20);
    push(&s, 30);
    printf("Top element is %dn", peek(&s));
    printf("Stack empty: %sn", isEmpty(&s) ? "true" : "false");
    printf("Elements: n");
    while (!isEmpty(&s)) {
        printf("%dn", pop(&s));
    }
    return 0;
}

十二、总结

在C语言中使用栈可以通过数组或链表来实现。数组实现的栈优点是结构简单、操作容易，但需要预先定义大小；链表实现的栈优点是动态分配内存，不需要预先设定大小，但操作相对复杂，需要考虑内存分配和释放。根据实际需求选择合适的实现方式，可以更好地利用栈这种数据结构来解决问题。通过上文的详细介绍和代码示例，相信读者能够更好地理解和应用栈。