C语言——栈与队列的实现

栈与队列都是受限的线性表，均可以通过顺序表（数组）和链表两种方式得到实现。只不过栈是FILO，队列是FIFO，即栈和队列在出和入的方式上有所不同。而通过数组和链表实现的区别，即为数组与链表本身的区别：数组的存储空间是连续的，不可动态扩展；链表的存储空间是不连续的，可以动态扩展。下面具体来说。

一、栈的实现：

栈有栈底和栈顶，栈底是固定的，栈顶指向栈最顶上的第一个数据；数据的入栈和出栈只能在栈顶端进行；故只需为栈指定栈顶即可，栈顶的数据类型决定于栈中数据定位的方式。

1.顺序栈：

顺序栈是以数组的方式实现栈，数组是靠索引定位数据，故顺序栈的栈顶与数组索引的类型一致，为int型；

具体的代码实现：

 

2.链栈：

链栈是以链表的方式实现栈，链表是靠指针定位数据，故链栈的栈顶与链表指针的类型一致，为链结点的指针；

具体的实现代码：

二、队列的实现：

队列有队首和队尾，在数组队列中，一般大家的做法是：队首指向队列的第一个数据，队尾指向队列最后一个数据的下一个数据；数据的入队只能在队首进行，数据的出队只能在队尾进行；在链队列中，队首指向头结点，队尾指向尾结点；故需分别指定队首和队尾，队首和队尾的数据类型决定于队列中数据定位的方式。

具体的代码实现参考：

http://www.cnblogs.com/kubixuesheng/p/4104802.html

1.顺序队列：

队首和队尾为int类型，对应数组索引；

一般的顺序队列，若队尾的数据出队后，其他数据要到队尾需要进行移动，而数组又不便于数据的移动，故采用循环队列。

在循环队列中：

插入数据后，队首=队首+1应修改为：队首=（队首+1）%队列长度；

删除数据后，队尾=队尾+1应修改为：队尾=（队尾+1）%队列长度；

但在循环队列中，队列为空和队列为满时，队首和队尾的指向是相同的，

故需加以区分，区分的方式有：

(1)、另设一个布尔变量以区别队列的空和满；

(2)、少用一个元素的空间，约定入队前测试尾指针在循环下加 1 后是否等于头指针，若相等则认为队满；

(3)、使用一个计数器记录队列中元素的总数。

2.链队列：

队首和队尾对应头指针和尾指针；为了操作的方便，在初始化队列时，可以为队列添加一个头结点，判断队列为空的条件时：队首=队尾，指向头节点；

3.个人思考：

对顺序栈、链栈、链队列，栈首、队首、队尾都指向的是该方向的第一个数据；而在循环队列中，队首指向队列第一个数据，队尾指向队列最后一个数据的下一位；形式上不够统一。

所以我的想法是，能不能对循环队列做一个改进，使之在队首、队尾的概念上能与链队列等达成统一；

经过思考，得到的方案是：重新定义队列为空：

队列为空：队首指向队列的第一个空数据；队尾指向队首-1，即队列的最后一个空数据；

这样一来，队列为满时：队首指向队列的第一个数据；队尾指向队列的最后一个数据；符合队首与队尾的定义。不过，队列为空和队列为满，队首和队尾的指向还是相同，需要加以区分，区分的方式：

(1)、另设一个布尔变量以区别队列的空和满；

(2)、使用一个计数器记录队列中元素的总数。

具体实现的代码:

#include 
#include 
#include 

#define SizeOfQueue 6

typedef struct Queue 
{
	int data[SizeOfQueue];
	int head;
	int tail;
	int cnt;
}queue;
queue* queue_init() 
{
	queue* qe = (queue*)malloc(sizeof(queue));
	if (NULL == qe)
	{
		printf("Init queue erroe");
		exit(1);
	}
	memset(qe, 0, sizeof(queue));
	qe->head = 0;
	qe->tail = SizeOfQueue - 1;
	qe->cnt = 0;
	return qe;
};
void en_queue(queue* qe,int data1) 
{
	if (qe->cnt == SizeOfQueue)//判断栈满；
	{
		printf("Queue is full");
		exit(1);
	}
	qe->tail = (qe->tail+1)%SizeOfQueue;
	qe->data[qe->tail] = data1;
	qe->cnt += 1;
};
void de_queue(queue* qe)
{
	int tmp_data;
	if(qe->cnt==0)
	{
		printf("Queue is empty");
		exit(1);
	}//判断栈空
	tmp_data = qe->data[qe->head];
	qe->head = (qe->head + 1) % SizeOfQueue;
	qe->cnt -= 1;
};
int main() 
{
	queue* que;
	que = queue_init();
	int data[5] = {1,2,3,4,5};
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		en_queue(que, data[i]);
	}
	de_queue(que);
	de_queue(que);
	en_queue(que, 6);
	en_queue(que, 7);
	en_queue(que, 8);
	en_queue(que, 9);
};