栈与队列

栈(stack)与队列(queue)

Stack

栈的定义：

特殊的线性表 一般指的是顺序栈

栈是限定仅在```表尾```进行插入和删除操作的线性表(后进先出) ；

栈的抽象数据类型：

ADT 栈(stack)     
Data 
    同线性表。元素具有相同的类型，相邻元素具有前驱和后继关系
Operation
    InitStack(*S):      初始化栈，建立一个空栈； 
    DestroyStack(*S):   销毁栈； 
    ClearStack(*S):     将栈清空； 
    StackEmpty(S):      判断栈是否为空，若为空，则返回true，否则返回false； 
    GetTop(S,*e):       用e返回栈顶元素； 
    Push(*S,e):         入栈；插入新元素e到栈顶； 
    Pop(*S,*e):         出栈；删除栈顶元素，用e返回其值； 
    StackLength(S):     返回栈S的元素个数 。 
endADT

顺序栈的结构定义

#define STACK_INIT_SIZE 20
typedef char SElemType;
typedef struct{
    SElemType *base;
    SElemType *top;
    int StackSize;
}sqStack; 

/*
typedef char SElemType;
typedef struct{
    SElemType data[MAXSIZE] ;
    SElemtype *top;
}sqStack;
*/

初始化

//    初始化操作，建立一个新的空栈
void InitStack(sqStack *S) {
    S->base = (SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(SElemType));
    if( !S->base){
        exit(0);
    }
    S->top = S->base;
    S->StackSize = STACK_INIT_SIZE;
}

进栈操作：

//  插入元素e为新的栈顶元素
Status Push(sqStack *S,SElemType e){
    if(S->top - S->base >= S->StackSize){
        S->base = (SElemType *)realloc(S->base,(S->StackSize + STACK_INIT_SIZE) * sizeof(SElemType));
        if( !S->base){
            exit(0);
        }
    }
    *(S->top) = e;
    S->top++;
    return OK; 
}

出栈操作：

//  删除栈顶元素，用e返回其值
Status Pop(sqStack *S,SElemType *e){
    if(S->base == S->top){
        return;
    }
    S->top--;
    *e = *S->top;
}

Queue

队列的定义

另一种特殊的线性表 一般指的是链队列

队列是只允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作的线性表。(先进先出) 

队列的抽象数据类型：

ADT 队列(Queue) 
Data
    同线性表，元素具有相同的类型，相邻元素具有前驱和后继关系。
Operation
    InitQueue(*Q):      初始化操作，建立一个空队列；
    DestroyQueue(*Q):   销毁队列Q；
    ClearQueue(*Q):     将队列Q清空；
    GetHead(Q,*e):      用e返回队列的队头元素；
    InsertQueue(*Q,e):      插入新元素e到队列Q中并成为队尾元素；
    DeQueue(*Q,*e):     删除队列中的队头元素，并用e返回其值；
    QueueLength(Q):     返回队列Q的元素个数 
endADT 

链队列的结构定义

typedef int QElemType;
typedef struct QNode{   //结点结构 
    QELemType data;
    sturct QNode *next; 
}QNode,*QueuePtr; 

typedef struct{     //队列的链表结构 
    QueuePtr front,rear; 
}LinkQueue;

初始化操作

step1:创建一个头结点；
step2:将队列的头指针和尾指针都指向这个生成的头结点（空链队列）

//  初始化操作，建立一个新链队列
void InitQueue(LinkQueue *q) {
    q->front = q->rear = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode)) ;
    if( !q->front) {
        exit(0);
    }
    q->front->next = NULL;
}

入队列操作

图例：

入队列

//  插入元素e为新的队尾元素
Status InsertQueue(LinkQueue *Q,QElemType 2) {
    QueuePtr p;
    p = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
    if( !p ){
        exit(0);
    }
    p->data = e;
    p->next = NULL;
    Q->rear->next = p;//把拥有元素e的新结点p赋值给原队尾结点的后继 
    Q->rear = p;//把当前的p设置为队尾结点，rear指向s。
    return OK; 
}

出队列操作

图例：

出队列

出队列

//  删除Q的队头元素，用e返回其值
Status DeleteQueue(LinkQueue *Q,QElemType *e){
    QueuePtr p;
    if( Q->front == Q->rear)
        return ;
        
    p = Q->front->next;
    *e = p->data;
    Q->front->next = p->next;
    
    if( Q->rear == p)
        Q->rear = Q->front;
    free(p);
    retuen OK;  
}

销毁队列

//  销毁一个队列
void DestroyQueue(LinkQueue *Q) 
{
    while( Q->front){
        Q->rear = Q->front->next;
        free(Q->front);
        Q->front = Q->rear;
    }
}