【数据结构】栈和队列

目录

一，栈

        1，栈的概念及结构

        2，栈的实现

二，队列

        1，队列的概念及结构

        2，队列的实现

        3，循环队列

三，代码实现

        1，栈代码实现

        2，队列代码实现

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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。

        (尾插尾删）

 

 

          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。

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

//Stack.h

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

//初始化栈
void STInit(ST* ps);
//销毁栈
void STDestroy(ST* ps);
//入栈
void STPush(ST* ps, STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* ps);
//获取栈顶元素
STDataType STInsert(ST* ps);
//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps);
//判断是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0
int STEmpty(ST* ps);

 

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

        (头删尾插）

 ​​​​​​​

 

        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 QListNode
{
	struct QListNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

//队列的结构
typedef struct Queue
{
	QNode* front;
	QNode* rear;
	int size;
}Queue;

// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q);
// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType data);
// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q);
// 获取队列头部元素 
QDataType QueueFront(Queue* q);
// 获取队列队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* q);
// 获取队列中有效元素个数 
int QueueSize(Queue* q);
// 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* q);
// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q);

 

          3，循环队列

        扩展了解一下，实际中我们有时还会使用一种队列叫循环队列。如操作系统课程讲解生产者消费者模型时可以就会使用循环队列。环形队列可以使用数组实现，也可以使用循环链表实现。

 

 

 

        

三，代码实现

        1，栈代码实现

//初始化
void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}
//销毁
void STDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}
//插入
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		ps->capacity = ps->top == 0 ? 4 : ps->capacity*2;
		ps->a = (STDataType*)realloc(ps->a,sizeof(STDataType)*ps->capacity);
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}
//删除
void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);
	ps->top--;
}
//返回栈顶
STDataType STInsert(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);
	return ps->a[ps->top-1];
}
//数量
int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}
//判断是否为空
int STEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == 0)
	{
		return 1;
	}
	else
	{
		return 0;
	}
}

 

        2，队列代码实现

// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q)
{
	assert(q);
	q->front = q->rear = NULL;
	q->size = 0;
}
// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType data)
{
	assert(q);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc");
		exit(-1);
	}
	newnode->next = NULL;
	newnode->data = data;
	if (q->front /*= q->rear*/ == NULL)//谨记判断不要用此等格式
	{
		q->front = q->rear = newnode;
	}
	else
	{
		q->rear->next = newnode;
		q->rear =newnode;
	}
	q->size++;
}
// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q)
{
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));
	if (q->front->next==NULL)
	{
		free(q->front);
		q->front = q->rear = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* next = q->front->next;
		free(q->front);
		q->front = next;
	}
	q->size--;
}
// 获取队列头部元素 
QDataType QueueFront(Queue* q)
{
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));
	return q->front->data;
}
// 获取队列队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* q)
{
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));
	return q->rear->data;
}
// 获取队列中有效元素个数 
int QueueSize(Queue* q)
{
	assert(q);
	return q->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 
int QueueEmpty(Queue* q)
{
	assert(q);
	return q->size == 0;
}
// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q)
{
	assert(q);


	QNode* cur = q->front;
	QNode* next = NULL;
	while (cur)
	{
		next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	cur = NULL;
	q->rear = NULL;
}

 完结。。。

 

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