栈的实现及括号匹配问题

一、栈的概念及结构

栈是一种特殊的线性表，只允许在固定的一端进行插入删除元素操作。

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。

栈中的数据元素遵循后进先出LIFO（Last In First Out）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。

二、栈的实现

栈的实现一般可以使用数组或链表实现：

相对而言数组结构实现更优，因为数组尾插数据代价比较小。

Stack.h文件：

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{STDataType* a;int top;		//栈顶int capacity;	//容量
}ST;
//初始化
void STInit(ST* pst);
//销毁
void STDestroy(ST* pst);
//入栈
void STPush(ST* pst, STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* pst);
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst);
//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* pst);
//检测栈是否为空
bool STEmpty(ST* pst);

Stack.c文件：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"
//初始化
void STInit(ST* pst)
{assert(pst);pst->a = NULL;pst->top = pst->capacity = 0;//top指向栈顶数据的下一个位置
}
//销毁
void STDestroy(ST* pst)
{assert(pst);free(pst->a);pst->a = NULL;pst->top = pst->capacity = 0;
}
//入栈
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{assert(pst);//扩容if (pst->top == pst->capacity){int newCapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, newCapacity * sizeof(STDataType));if (tmp == NULL){perror("realloc fail");return;}pst->a = tmp;pst->capacity = newCapacity;}pst->a[pst->top] = x;pst->top++;
}
//出栈
void STPop(ST* pst)
{assert(pst);assert(pst->top > 0);return pst->top--;
}
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst)
{assert(pst);assert(pst->top > 0);return pst->a[pst->top - 1];
}
//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* pst)
{assert(pst);return pst->top;
}
//检测栈是否为空，如果为空返回非0，不为空返回0
bool STEmpty(ST* pst)
{assert(pst);if (pst->top == 0){return 1;}else{return 0;}
}

Test.c文件：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"
int main()
{ST s;STInit(&s);STPush(&s, 1);STPush(&s, 2);STPush(&s, 3);STPush(&s, 4);STPop(&s);printf("%d\n", STTop(&s));while (!STEmpty(&s)){printf("%d ", STTop(&s));STPop(&s);}STDestroy(&s);return 0;
}

三、括号匹配问题

20. 有效的括号 - 力扣（LeetCode）

typedef char STDataType;
typedef struct Stack
{STDataType* a;int top;		//栈顶int capacity;	//容量
}ST;
//初始化
void STInit(ST* pst);
//销毁
void STDestroy(ST* pst);
//入栈
void STPush(ST* pst, STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* pst);
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst);
//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* pst);
//检测栈是否为空
bool STEmpty(ST* pst);//初始化
void STInit(ST* pst)
{assert(pst);pst->a = NULL;pst->top = 0;pst->capacity = 0;
}
//销毁
void STDestroy(ST* pst)
{assert(pst);free(pst->a);pst->a = NULL;pst->top = pst->capacity = 0;
}
//入栈
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{assert(pst);//扩容if (pst->top == pst->capacity){int newCapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, newCapacity * sizeof(STDataType));if (tmp == NULL){perror("realloc fail");return;}pst->a = tmp;pst->capacity = newCapacity;}pst->a[pst->top] = x;pst->top++;
}
//出栈
void STPop(ST* pst)
{assert(pst);pst->top--;
}
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst)
{assert(pst);return pst->a[pst->top - 1];
}
//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* pst)
{assert(pst);return pst->top;
}
//检测栈是否为空，如果为空返回非0，不为空返回0
bool STEmpty(ST* pst)
{assert(pst);return pst->top == 0;
}bool isValid(const char* s) {ST st;STInit(&st);while (*s){//左括号入栈if (*s == '(' || *s == '[' || *s == '{'){STPush(&st, *s);}else {if (STEmpty(&st)){STDestroy(&st);return false;}char top = STTop(&st);STPop(&st);//不匹配if ((top == '(' && *s != ')') ||(top == '[' && *s != ']') ||(top == '{' && *s != '}')){STDestroy(&st);return false;}}++s;}//栈不为空说明左括号比右括号多，数量不匹配bool ret = STEmpty(&st);STDestroy(&st);return ret;
}