【算法与数据结构（C语言）】栈和队列

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前言

一、栈

1.栈的概念及结构

2.栈的实现

入栈

 出栈

 获取栈顶元素

 获取栈中有效元素个数

 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 

 销毁栈

二、队列

1.队列的概念及结构

2.队列的实现

初始化队列

 队尾入队列

 队头出队列

  获取队列队头元素

 获取队列队尾元素

 获取队列中有效元素个数

 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 

销毁队列 

 最后

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前言

本篇文章内容讲述了栈和队列的概念结构、分类与函数声明部分，以及对于各个函数的实现。

以下内容仅供参考，欢迎各位大佬批评指正呦~

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

 

一、栈

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。出数据也在栈顶。 

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。

// 下面是定长的静态栈的结构，实际中一般不实用，所以我们主要实现下面的支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
#define N 10
typedef struct Stack
{
     STDataType a[N];
     int _top; // 栈顶
}ST;

// 支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
     STDataType* a;
     int top; // 栈顶
     int capacity; // 容量
}ST;

// 初始化栈
void StackInit(ST* ps); 

// 入栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x); 

// 出栈
void StackPop(ST* ps); 

// 获取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps); 

// 获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* ps); 

// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 
int StackEmpty(ST* ps); 

// 销毁栈
void StackDestroy(ST* ps); 

初始化栈

void StackInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = (STDatatype)malloc(sizeof(STDatatype) * 4);
	if (ps->a == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}

	ps->top = 0;
	ps->capacity = 4;
}

入栈

void StackPush(ST* ps, STDatatype x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		STDatatype* tmp = (STDatatype*)realloc(ps->a,ps->capacity*2*sizeof(STDatatype));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity *= 2;
	}
	
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
	
}

 出栈

void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));

	ps->top--;
}

 获取栈顶元素

STDatatype StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));

	return ps->a[ps->top - 1];
}

 获取栈中有效元素个数

int StackSize(ST* ps)
{
	assert(ps);

	return ps->top;
}

 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 

bool StackEmpty(ST* ps) 
{
	assert(ps);

	return ps->top == 0;
}

 销毁栈

void StackDestory(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}

二、队列

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.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。

// 链式结构：表示队列
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
	QDataType data;
	struct QueueNode* next;
}QNode;

// 队列的结构
typedef struct Queue
{ 
    QNode* head;
	QNode* tail;
	int size;
}Queue; 

// 初始化队列
void QueueInit(Queue* pq); 

// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType data); 

// 队头出队列
void QueuePop(Queue* pq); 

// 获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* pq); 

// 获取队列队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq); 

// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq); 

// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 
int QueueEmpty(Queue* pq); 

// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq);

初始化队列

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	pq->head = NULL;
	pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

 队尾入队列

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}

	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	if (pq->tail == NULL)
	{
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}

	pq->size++;
}

 队头出队列

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	if (pq->head->next == NULL)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* del = pq->head;
		pq->head = pq->head->next;

		free(del);
	}

	pq->size--;
}

  获取队列队头元素

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->head->data;
}

 获取队列队尾元素

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->tail->data;
}

 获取队列中有效元素个数

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->size;
}

 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->head == NULL && pq->tail == NULL;
}

销毁队列 

void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* del = cur;
		cur = cur->next;

		free(del);
		//del = NULL;
	}

	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

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 最后

快乐的时光总是短暂的，以上就是今天要讲的内容，本文介绍了小赵同志对算法与数据结构（C语言）的栈和队列的初步认知以及实现。欢迎家人们批评指正。小赵同志继续更新，不断学习的动力是宝子们一键三连的支持呀~