顺序栈:以数组作为基础实现栈空间

栈是一种特殊的线性表,特殊在栈的一端是封闭的,数据的插入与删除只能在栈的另一端进行,也就是栈遵循“后进先出”的原则。也被成为“LIFO”结构

闭合的一端被称为栈底(Stack Bottom),允许数据的插入与删除的一端被称为栈顶(stack Top),不包含任何元素的栈被称为空栈。栈底的地址大,栈顶的地址小

数组在内存中占用一块连续的空间,也就是数组元素的内存地址是连续的。为了实现栈,一般是把数组头作为栈底,数组尾部作为栈顶,数组头部到数组尾部作为栈的增长方向,也就是用户只在数组尾部对数据进行插入和删除。

/******************************************************************************
*
*   file name : SequenceStack
*   author    : Wzy
*   data      : 2025/12/09
*   function  : 构造顺序栈
*   note      : 数组头作为栈底,数组尾作为栈顶,为了方便管理顺序栈,所以用户设计Seqstack_t结构体,该结构体中包含三个成员:栈底地址+栈容量+栈顶元素的下标
*
*   copyRight  (c)  2025    17630246607@163.com   All Right Reseverd
* ****************************************************************************/



#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>


//指的是顺序栈中的元素的数据类型,用户可以根据需要进行修改
typedef int DataType_t;

//构造记录顺序栈SequenceStack各项参数(栈底地址+栈容量+栈顶元素的下标)
typedef struct SequenceStack
{
	DataType_t    *Bottom;     //记录顺序栈栈底地址
	unsigned int  Size;     //记录顺序栈元素的容量
	int           Top;    //记录顺序栈栈顶元素的下标

}SeqStack_t;



/******************************************************************************
*
*   func name    : SeqStack_Create
*   function     : 创建并初始化顺序栈,为顺序栈管理结构体和元素存储数组分配堆内存,同时初始化顺序栈的总容量和栈顶元素下标参数
*   argument     : 
*                   @size:指定顺序栈的初始总容量
*   retval       : 返回初始化后的Manager指针
*   author       : Wzy
*   date         : 2025/12/09
*   note         : None
* 
* ****************************************************************************/


//1.创建顺序表并对顺序表进行初始化
SeqStack_t * SeqStack_Create(unsigned int size)  
{
    //利用calloc为顺序栈的管理结构体申请一块堆内存
	SeqStack_t *Manager = (SeqStack_t *)calloc(1,sizeof(SeqStack_t));   //顺序栈的核心信息(栈底地址+栈容量+栈顶元素的下标)需要一个 “管理者” 来记录,也就是SeqStack_t结构体。
                                                                   //通过calloc为这个结构体申请堆内存,目的是管理结构体的生命周期不受函数栈帧销毁影响,calloc会将内存初始化为 0,避免野值
	if(NULL == Manager)
	{
		perror("calloc memory for manager is failed");
		exit(-1); //程序异常终止
	}

	//2.利用calloc为所有元素申请堆内存,,并完成错误处理
	Manager->Bottom =(DataType_t *)calloc(size,sizeof(DataType_t));

	if(NULL == Manager->Bottom)
	{
		perror("calloc memory for stack is failed");
		free(Manager);
		exit(-1); //程序异常终止
	}

	//3.对管理顺序栈的结构体进行初始化(栈容量+栈顶元素的下标)
	Manager->Size = size; //对顺序栈中的容量进行初始化
	Manager->Top = -1;  //由于顺序栈为空,则栈顶元素的下标初值为 -1

	return Manager;
}



/******************************************************************************
*
*   func name    : SeqStack_IsFull
*   function     : 判断顺序栈是否已满
*   argument     : 
* 					@SeqStack_t *Manager是管理顺序栈的结构体的地址
*   retval       : bool flag :bool型返回值,如果顺序栈已满,返回true。没满返回false
*   author       : Wzy
*   date         : 2025/12/09
*   note         : 这个函数是为了后面在顺序栈增加元素,如果顺序栈满了,就不能在向当前的顺序栈中增加元素
* 
* ****************************************************************************/

bool SeqStack_IsFull(SeqStack_t *Manager)
{

	return(Manager->Top + 1 == Manager->Size) ? true : false;
}

/******************************************************************************
*
*   func name    : SeqStack_PUSH
*   function     : 向顺序栈尾部中加入元素(从数组尾部加入,即从顺序栈的栈顶加入--入栈PUSh)  入栈函数
*   argument     : 
* 					@SeqStack_t *Manager是管理顺序栈的结构体的地址
* 					@DataType_t Data:Data是要增加在顺序栈中的元素。DataType_t是增加在顺序栈中的元素的类型,即元素Data的类型是DataType_t
*   retval       : false:顺序栈已满,无法在顺序栈中增加元素
* 					true :顺序栈未满,已经在顺序栈尾部增加了新元素
*   author       : Wzy
*   date         : 2025/12/09
*   note         : None
* 
* ****************************************************************************/

bool SeqStack_PUSH(SeqStack_t *Manager,DataType_t Data) //SeqStack_t *Manager是管理顺序栈的结构体的地址,Data是顺序表中的元素。DataType_t是顺序表中的元素的类型
{
	// 1.判断顺序栈是否已满
	if (SeqStack_IsFull(Manager))
	{
		printf("SequenceStack is Full!\n");
		return false;
	}
	//2.如果顺序表有空闲空间,则把新元素增加到顺序栈的栈顶
  
	Manager->Bottom[++Manager->Top] = Data;

	return true;
}





/******************************************************************************
*
*   func name    : SeqStack_IsEmpty
*   function     : 判断顺序栈是否是空的
*   argument     : 
* 					@SeqStack_t *Manager是管理顺序栈的结构体的地址
*   retval       : bool :bool型返回值,如果顺序栈是空的,返回true。不是空的返回false
*   author       : Wzy
*   date         : 2025/12/09
*   note         : 这个函数是为了后面删除顺序栈中的元素,如果顺序栈是空的,就不能在向当前的顺序栈中删除元素
* 
* ****************************************************************************/

bool SeqStack_IsEmpty(SeqStack_t *Manager)
{

	return (-1 == Manager->Top) ? true : false;   //如果当前顺序栈栈顶元素的下标是-1,则说明当前顺序栈为空

}


/******************************************************************************
*
*   func name    : SeqStack_POP
*   function     : 删除顺序栈尾部的元素(从数组尾部删除元素,即从顺序栈的栈顶删除元素--出栈POP)。出栈函数
*   argument     : 
* 					@SeqStack_t *Manager是管理顺序栈的结构体的地址
*   retval       : bool :bool型返回值,如果删除成功,返回true。删除失败返回false
*   author       : Wzy
*   date         : 2025/12/09
*   note         : None
* 
* ****************************************************************************/

DataType_t SeqStack_POP(SeqStack_t *Manager)
{
	DataType_t temp = 0;//用来存储出栈元素的值
	//1.调用SeqStack_IsEmpty函数判断当前顺序栈是否为空
	if(SeqStack_IsEmpty(Manager))
	{
		printf("SequenceStack is Empty!\n");
		return 0;
	}

	//2.因为删除了一个元素,则需要让顺序栈的栈顶元素的下标-1
	temp = Manager->Bottom[Manager->Top--]; // 栈顶元素下标减1,完成删除
	
	return temp;
}


/******************************************************************************
*
*   func name    : SeqStack_Print
*   function     : 遍历顺序表中的元素
*   argument     : 
* 					@SeqStack_t *Manager是管理顺序栈的结构体的地址
*   retval       : None
*   author       : Wzy
*   date         : 2025/12/09
*   note         : None
* 
* ****************************************************************************/

void SeqStack_Print(SeqStack_t *Manager)
{
	for (int i = 0; i <= Manager->Top; ++i)
	{
		printf("Stack Element[%d]=%d\n", i,Manager->Bottom[i]);
	}
}



int main(int argc, char const *argv[])
{
	//1.创建顺序表
	SeqStack_t *Manager = SeqStack_Create(20);  //接受SeqStack_Createe这个函数的返回值,这个SeqStack_Create函数的返回值是一个指针

	//2.向顺序表中的栈顶(数组尾部)插入新元素
	SeqStack_PUSH(Manager,6);
	SeqStack_PUSH(Manager,7);
	SeqStack_PUSH(Manager,8);
	SeqStack_PUSH(Manager,9);
	SeqStack_PUSH(Manager,10);


   //3.遍历顺序栈
	SeqStack_Print(Manager);   // 6 7 8 9 10
	printf("\n");

	printf("\n");

	//6.从栈顶(数组尾部)删除顺序栈中的元素
	SeqStack_POP(Manager); 
	SeqStack_POP(Manager);
	SeqStack_POP(Manager);
	printf("\n");

	printf("从栈顶(数组尾部)删除顺序栈中的元素后\n"); //依次会删除 10,9,8
	//7.遍历顺序表
	SeqStack_Print(Manager); //  6 7
	printf("\n");

	return 0;
}

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