六、栈的实现两种方式

前言：栈的特点：先进先出，只在栈顶进行操作。栈低密封，不进行操作，栈的实现有两种方式，通过对线性表实现进行复用。安全性高。

实现栈的方式：

                         第一种：以顺序结构的方式实现：将顺序表的队尾作为栈顶

                         第二种：以链式结构的方式实现：将链式表的队头作为栈顶

第一种实现方式(顺序结构)：

1、SeqList.h

#ifndef _SEQLIST_H_
#define _SEQLIST_H_


typedef void SeqList;
typedef void SeqListNode;


SeqList* SeqList_Create(int capacity);


void SeqList_Destroy(SeqList* list);


void SeqList_Clear(SeqList* list);


int SeqList_Length(SeqList* list);


int SeqList_Capacity(SeqList* list);


int SeqList_Insert(SeqList* list, SeqListNode* node, int pos);


SeqListNode* SeqList_Get(SeqList* list, int pos);


SeqListNode* SeqList_Delete(SeqList* list, int pos);


#endif

2、SeqList.c

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "SeqList.h"


typedef unsigned int TSeqListNode;


typedef struct _tag_SeqList
{
    int capacity;
    int length;
    TSeqListNode* node;
} TSeqList;


SeqList* SeqList_Create(int capacity) // O(1)
{
    TSeqList* ret = NULL;
    
    if( capacity >= 0 )
    {
        ret = (TSeqList*)malloc(sizeof(TSeqList) + sizeof(TSeqListNode) * capacity);
    }
    
    if( ret != NULL )
    {
        ret->capacity = capacity;
        ret->length = 0;
        ret->node = (TSeqListNode*)(ret + 1);
    }
    
    return ret;
}


void SeqList_Destroy(SeqList* list) // O(1)
{
    free(list);
}


void SeqList_Clear(SeqList* list) // O(1)
{
    TSeqList* sList = (TSeqList*)list;
    
    if( sList != NULL )
    {
        sList->length = 0;
    }
}


int SeqList_Length(SeqList* list) // O(1)
{
    TSeqList* sList = (TSeqList*)list;
    int ret = -1;
    
    if( sList != NULL )
    {
        ret = sList->length;
    }
    
    return ret;
}


int SeqList_Capacity(SeqList* list) // O(1)
{
    TSeqList* sList = (TSeqList*)list;
    int ret = -1;
    
    if( sList != NULL )
    {
        ret = sList->capacity;
    }
    
    return ret;
}


int SeqList_Insert(SeqList* list, SeqListNode* node, int pos) // O(n) 
{
    TSeqList* sList = (TSeqList*)list;
    int ret = (sList != NULL);
    int i = 0;
    
    ret = ret && (sList->length + 1 <= sList->capacity);
    ret = ret && (0 <= pos);
    
    if( ret )
    {
        if( pos >= sList->length )
        {
            pos = sList->length;
        }
        
        for(i=sList->length; i>pos; i--)
        {
            sList->node[i] = sList->node[i-1];
        }
        
        sList->node[i] = (TSeqListNode)node;
        
        sList->length++;
    }
    
    return ret;
}


SeqListNode* SeqList_Get(SeqList* list, int pos) // O(1) 
{
    TSeqList* sList = (TSeqList*)list;
    SeqListNode* ret = NULL;
    
    if( (sList != NULL) && (0 <= pos) && (pos < sList->length) )
    {
        ret = (SeqListNode*)(sList->node[pos]);
    }
    
    return ret;
}


SeqListNode* SeqList_Delete(SeqList* list, int pos) // O(n)
{
    TSeqList* sList = (TSeqList*)list;
    SeqListNode* ret = SeqList_Get(list, pos);
    int i = 0;
    
    if( ret != NULL )
    {
        for(i=pos+1; i<sList->length; i++)
        {
            sList->node[i-1] = sList->node[i];
        }
        
        sList->length--;
    }
    
    return ret;
}

3、SeqStack.h

#ifndef _SEQSTACK_H_
#define _SEQSTACK_H_


typedef void SeqStack;


SeqStack* SeqStack_Create(int capacity);


void SeqStack_Destroy(SeqStack* stack);


void SeqStack_Clear(SeqStack* stack);


int SeqStack_Push(SeqStack* stack, void* item);  //stack确定哪个栈，item地址 


void* SeqStack_Pop(SeqStack* stack);  


void* SeqStack_Top(SeqStack* stack);


int SeqStack_Size(SeqStack* stack);


int SeqStack_Capacity(SeqStack* stack);


#endif

4、SeqStack.c

#include "SeqStack.h"
#include "SeqList.h"


SeqStack* SeqStack_Create(int capacity)  //创建栈 
{
    return SeqList_Create(capacity);   //创建线性表 
}


void SeqStack_Destroy(SeqStack* stack)   //销毁栈 
{
    SeqList_Destroy(stack);        //通过线性表函数的复用，销毁栈 
}


void SeqStack_Clear(SeqStack* stack) //清空栈中的所有元素 
{
    SeqList_Clear(stack);
}


int SeqStack_Push(SeqStack* stack, void* item)  //元素压入栈中；将栈顶对应着队尾 
{
    return SeqList_Insert(stack, item, SeqList_Length(stack));  //stack为栈的地址，item为元素的地址，seqList_Length从队尾插入 
}


void* SeqStack_Pop(SeqStack* stack)  //出栈 
{
    return SeqList_Delete(stack, SeqList_Length(stack) - 1);   
}


void* SeqStack_Top(SeqStack* stack)  //获取栈顶元素 
{
    return SeqList_Get(stack, SeqList_Length(stack) - 1);
}


int SeqStack_Size(SeqStack* stack)   //获取栈的元素个数 
{
    return SeqList_Length(stack);
}


int SeqStack_Capacity(SeqStack* stack) //获取栈的内存容量 
{
    return SeqList_Capacity(stack);
}

5、main.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "SeqStack.h"


/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */


int main(int argc, char *argv[]) 
{
    SeqStack* stack = SeqStack_Create(20);  //创建一个有20元素大小的栈 
    int a[10];
    int i = 0;
    
    for(i=0; i<10; i++)  //依次将10个元素压入栈中 
    {
        a[i] = i;
        
        SeqStack_Push(stack, a + i);
    }
    
    printf("Top: %d\n", *(int*)SeqStack_Top(stack));
    printf("Capacity: %d\n", SeqStack_Capacity(stack));
    printf("Length: %d\n", SeqStack_Size(stack));
    
    while( SeqStack_Size(stack) > 0 )  //依次输出出栈的元素 
    {
        printf("Pop: %d\n", *(int*)SeqStack_Pop(stack));
    }
    
    SeqStack_Destroy(stack);
    
return 0;
}

第二种方式（链式方式）

1、LinkList.h

#ifndef _LINKLIST_H_
#define _LINKLIST_H_


typedef void LinkList;
typedef struct _tag_LinkListNode LinkListNode;
struct _tag_LinkListNode
{
    LinkListNode* next;
};


LinkList* LinkList_Create();


void LinkList_Destroy(LinkList* list);


void LinkList_Clear(LinkList* list);


int LinkList_Length(LinkList* list);


int LinkList_Insert(LinkList* list, LinkListNode* node, int pos);


LinkListNode* LinkList_Get(LinkList* list, int pos);


LinkListNode* LinkList_Delete(LinkList* list, int pos);


#endif

2、LinkList.c

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "LinkList.h"


typedef struct _tag_LinkList
{
    LinkListNode header;
    int length;
} TLinkList;


LinkList* LinkList_Create() // O(1)
{
    TLinkList* ret = (TLinkList*)malloc(sizeof(TLinkList));
    
    if( ret != NULL )
    {
        ret->length = 0;
        ret->header.next = NULL;
    }
    
    return ret;
}


void LinkList_Destroy(LinkList* list) // O(1)
{
    free(list);
}


void LinkList_Clear(LinkList* list) // O(1)
{
    TLinkList* sList = (TLinkList*)list;
    
    if( sList != NULL )
    {
        sList->length = 0;
        sList->header.next = NULL;
    }
}


int LinkList_Length(LinkList* list) // O(1)
{
    TLinkList* sList = (TLinkList*)list;
    int ret = -1;
    
    if( sList != NULL )
    {
        ret = sList->length;
    }
    
    return ret;
}


int LinkList_Insert(LinkList* list, LinkListNode* node, int pos) // O(n)
{ 
    TLinkList* sList = (TLinkList*)list;
    int ret = (sList != NULL) && (pos >= 0) && (node != NULL);
    int i = 0;
    
    if( ret )
    {
        LinkListNode* current = (LinkListNode*)sList;
        
        for(i=0; (i<pos) && (current->next != NULL); i++)
        {
            current = current->next;
        }
        
        node->next = current->next;
        current->next = node;
        
        sList->length++;
    }
    
    return ret;
}


LinkListNode* LinkList_Get(LinkList* list, int pos) // O(n)
{
    TLinkList* sList = (TLinkList*)list;
    LinkListNode* ret = NULL;
    int i = 0;
    
    if( (sList != NULL) && (0 <= pos) && (pos < sList->length) )
    {
        LinkListNode* current = (LinkListNode*)sList;
        
        for(i=0; i<pos; i++)
        {
            current = current->next;
        }
        
        ret = current->next;
    }
    
    return ret;
}


LinkListNode* LinkList_Delete(LinkList* list, int pos) // O(n)
{
    TLinkList* sList = (TLinkList*)list;
    LinkListNode* ret = NULL;
    int i = 0;
    
    if( (sList != NULL) && (0 <= pos) && (pos < sList->length) )
    {
        LinkListNode* current = (LinkListNode*)sList;
        
        for(i=0; i<pos; i++)
        {
            current = current->next;
        }
        
        ret = current->next;
        current->next = ret->next;
        
        sList->length--;
    }
    
    return ret;
}

3、LinkStack.h

#ifndef _LINKSTACK_H_
#define _LINKSTACK_H_


typedef void LinkStack;


LinkStack* LinkStack_Create();  //创建栈 


void LinkStack_Destroy(LinkStack* stack);  //销毁栈 
 
void LinkStack_Clear(LinkStack* stack);   //清空栈 


int LinkStack_Push(LinkStack* stack, void* item);  //进栈 


void* LinkStack_Pop(LinkStack* stack);  //出栈 


void* LinkStack_Top(LinkStack* stack);  //获取栈顶元素 


int LinkStack_Size(LinkStack* stack);  //获取栈大小 


#endif

4、LinkStack.c

#include <malloc.h>
#include "LinkStack.h"
#include "LinkList.h"


typedef struct _tag_LinkStackNode
{
    LinkListNode header;
    void* item;
} TLinkStackNode;


LinkStack* LinkStack_Create()   //创建栈 
{
    return LinkList_Create();
}


void LinkStack_Destroy(LinkStack* stack)   //销毁栈 
{
    LinkStack_Clear(stack);   
    LinkList_Destroy(stack);
}


void LinkStack_Clear(LinkStack* stack)  //清空栈 
{
    while( LinkStack_Size(stack) > 0 )   //判断栈中是否有元素，若有则执行出栈动作 
    {
        LinkStack_Pop(stack);
    }
}


int LinkStack_Push(LinkStack* stack, void* item)  //进栈 ，item为进栈元素的地址 
{
    TLinkStackNode* node = (TLinkStackNode*)malloc(sizeof(TLinkStackNode));  //动态内存分配 
    int ret = (node != NULL) && (item != NULL);
    
    if( ret )  //判断栈与压入栈的元素是否合法 
    {
        node->item = item;  
        
        ret  = LinkList_Insert(stack, (LinkListNode*)node, 0);  //压入队头 
    }
    
    if( !ret )
    {
        free(node);
    }
    
    return ret;
}


void* LinkStack_Pop(LinkStack* stack)  //出栈 
{
    TLinkStackNode* node = (TLinkStackNode*)LinkList_Delete(stack, 0);
    void* ret = NULL;
    
    if( node != NULL )
    {
        ret = node->item;
        
        free(node);
    }
    
    return ret;
}


void* LinkStack_Top(LinkStack* stack)   //获取栈顶元素 
{
    TLinkStackNode* node = (TLinkStackNode*)LinkList_Get(stack, 0);
    void* ret = NULL;
    
    if( node != NULL )
    {
        ret = node->item;
    }
    
    return ret;
}


int LinkStack_Size(LinkStack* stack)   //获取栈的大小 
{
    return LinkList_Length(stack);
}

5、main.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "LinkStack.h"


/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */


int main(int argc, char *argv[]) 
{
    LinkStack* stack = LinkStack_Create();
    int a[10];
    int i = 0;
    
    for(i=0; i<10; i++)
    {
        a[i] = i;
        
        LinkStack_Push(stack, a + i);  //a+i为压入栈中元素的地址 
    }
    
    printf("Top: %d\n", *(int*)LinkStack_Top(stack));
    printf("Length: %d\n", LinkStack_Size(stack));
    
    while( LinkStack_Size(stack) > 0 )
    {
        printf("Pop: %d\n", *(int*)LinkStack_Pop(stack));
    }
    
    LinkStack_Destroy(stack);
    
return 0;
}