C语言实现数据结构：栈的理解与应用

本文详细介绍了C语言中的数据结构——栈（stack）。栈是一种特殊的线性表，遵循后进先出（LIFO）原则，只允许在栈顶进行插入（压栈）和删除（出栈）操作。文章首先阐述了栈的基本概念和定义，接着探讨了栈的理论与结构，并通过实例分析了栈的实现步骤。特别是，文章通过力扣上的一道经典在线判题（OJ）——有效的括号，来帮助读者深入理解栈的应用。 在栈的理论部分，作者强调了栈的先进后出特性，用堆盘子的例子形象地解释了这一概念。栈可以视为只有一个开口的线性表，这个开口既可以作为插入元素的入口，也可以作为删除元素的出口。举例来说，如同用水桶倒水，先倒入的水最后倒出。 在栈的具体实现中，文章提到了两种常见方式：数组和链表。通常情况下，由于数组在尾部插入操作的效率较高，所以数组实现更受欢迎。初始化栈时，可以预设一个较大的数组，或者使用动态内存管理。不过，预设数组可能导致空间浪费，而动态内存分配则需注意避免内存泄漏。文中给出了一段C语言的代码示例，展示了如何定义和初始化一个基于数组的栈结构： ```c typedef int STDataType; typedef struct Stack { STDataType *a; int top; int capacity; } ST; // typedef定义简化代码的使用 // malloc用于动态分配内存，避免固定大小的限制 void StackInit(ST *ps) { assert(ps); ps->a = (STDataType *)malloc(sizeof(STDataType) * 4); if (ps->a == NULL) { printf("malloc fail\n"); exit(-1); } // 初始化栈顶指针和容量 ps->top = 0; ps->capacity = 4; } ``` 以上代码定义了一个栈结构体`ST`，包含一个数据数组`a`、栈顶索引`top`和栈容量`capacity`。`StackInit`函数负责分配内存并初始化栈，初始容量为4个元素。 文章通过这样的讲解，不仅覆盖了栈的基本概念，还深入到栈的实现细节，对于学习C语言和数据结构的初学者来说，是一份非常有价值的参考资料。同时，结合实际的OJ题目的解析，可以帮助读者将理论知识应用到实践中，提升问题解决能力。