C语言实现栈和队列

C语言实现栈和队列

栈

1.栈
1.1栈的概念及结构
栈：一种特殊的线性表，其只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作。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。栈中的数据元素遵守后进先出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。出数据也在顶。


1.2栈的实现
栈的实现一般可以使用数组或者链表实现，相对而言数组的结构实现更优一些。因为数组在尾上插入数据的代价比较小。

队列

2.1队列的概念及结构
队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表，队列具有先进先出FIFO(First In First Out)
入队列：进行插入操作的一端称为队尾
出队列：进行删除操作的一端称为队头。

2.2队列的实现
队列也可以数组和链表的结构实现，使用链表的结构实现更优一些，因为如果使用数组的结构，出队列在数组头上出数据，效率会比较低。

栈和队列完整代码实现

1、栈的完整代码实现
Stack.h

#pragma once
#include
#include
#include
#include
typedef int STDataType;

typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;   //栈顶
	int capacity;  //容量，方便增容
}Stack;

//初始化
void StackInit(Stack* pst);

//销毁栈
void StackDestroy(Stack* pst);

//压栈
void StackPush(Stack* pst, STDataType x);

//出栈
void StackPop(Stack* pst);

//获取栈顶数据
STDataType StackTop(Stack* pst);

//判空
bool StackEmpty(Stack* pst);

//返回数据的个数
int StackSize(Stack* pst);

Stack.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"Stack.h"

//初始化
void StackInit(Stack* pst)
{
	assert(pst);
	pst->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);
	pst->top = 0;
	pst->capacity = 4;
}

//销毁栈
void StackDestroy(Stack* pst)
{
	assert(pst);
	free(pst->a);
	pst->a = NULL;
	pst->capacity = 0;
	pst->top = 0;
}

//压栈
void StackPush(Stack* pst, STDataType x)
{
	assert(pst);
	//空间不够，增容
	if (pst->top == pst->capacity)
	{
		STDataType* tmp= (STDataType*)realloc(pst->a,sizeof(STDataType)*pst->capacity*2);
		if (tmp == NULL)
		{
			printf("malloc fail\n");
			exit(-1);//返回整个程序
		}
		pst->a = tmp;
		pst->capacity *=2;
	}
	pst->a[pst->top] = x;
	pst->top++;
}

//判空
bool StackEmpty(Stack* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top == NULL;
}
//出栈
void StackPop(Stack* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!StackEmpty(pst));
	pst->top--;
}

//获取栈顶数据
STDataType StackTop(Stack* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!StackEmpty(pst));
	return pst->a[pst->top-1];
}

//返回数据的个数
int StackSize(Stack* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top;
}

Test.c

#include"Stack.h"
void TestStack()
{
	Stack st;
	StackInit(&st);
	StackPush(&st, 1);
	StackPush(&st, 2);
	StackPush(&st, 3);
	StackPush(&st, 4);
	while (!StackEmpty(&st))
	{
		printf("%d ", StackTop(&st));
		StackPop(&st);
	}
	StackDestroy(&st);
}

int main()
{
	TestStack();
	return 0;
}

2、队列完整代码实现
Queue.h

#pragma once
#include
#include
#include
#include

typedef int QDataType;

//定义节点
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;

}QueueNode;
//定义头指针，尾指针
typedef struct Queue
{
	QueueNode* head;
	QueueNode* tail;

}Queue;

//初始化队列
void QueueInit(Queue* pq);

//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq);

//进入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);

//出队列
void QueuePop(Queue* pq);

//取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq);

//取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq);

//判空
bool QueueEmpty(Queue* pq);

//求队列大小
int QueueSize(Queue* pq);

Queue.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"Queue.h"

//初始化队列
void QueueInit(Queue* pst)
{
	pst->head = pst->tail = NULL;
	
}
//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	QueueNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QueueNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
}
//进入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		printf("malloc fail\n");
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	if (pq->tail == NULL)
	{
		pq->tail = pq->head = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}
}
//出队列
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	if (pq->head->next == NULL)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	else
	{
		QueueNode* next = pq->head->next;
		free(pq->head);
		pq->head = next;
	}
	
}
//取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->head->data;
}
//取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->tail->data;
}
//判空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->head == NULL;
}
//求队列大小
int QueueSize(Queue* pq)
{
	int size = 0;
	QueueNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		size++;
		cur = cur->next;
	}
	return size;
}

Test.c

#include"Queue.h"
void TestQueue()
{
	Queue q;
	QueueInit(&q);
	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	QueuePush(&q, 4);
	
	while (!QueueEmpty(&q))
	{
		printf("%d ", QueueFront(&q));
		QueuePop(&q);
	}
	QueueDestroy(&q);
}
int main()
{
	TestQueue();
	return 0;
}