栈和队列篇
目录
一、栈
1.栈的概念及结构
1.1栈的概念
1.2栈的结构示意图
2.栈的实现
2.1支持动态增长的栈的结构
2.2压栈（入栈）
2.3出栈
2.4支持动态增长的栈的代码实现
二、队列
1.队列的概念及结构
1.1队列的概念
1.2队列的结构示意图
2.队列的实现
2.1队列的结构
2.2队尾入队列
2.3队头出队列
2.4队列的代码实现
一、栈
1.栈的概念及结构
1.1栈的概念
栈是一种特殊的线性表。栈只允许在固定的一端进行插入和删除数据的操作，栈的插入操作叫做压栈（进栈），栈的删除操作叫做出栈，进行数据插入和删除操作的一端叫做栈顶，另一端为栈底。栈中的元素遵循先进后出的原则。
1.2栈的结构示意图
2.栈的实现
栈一般分为静态栈和支持动态增长的栈，静态栈由于栈的空间大小固定不具实用性，所以我们只针对支持动态增长的栈进行代码实现：
2.1支持动态增长的栈的结构
栈的实现一般使用数组形式来实现，支持动态增长的栈即开辟一个动态数组a用来存储数据，当栈的容量满了之后方便扩容。
// 支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* a;
int top; // 栈顶
int capacity; // 容量
}Stack;2.2压栈（入栈）
每次压栈首先检查栈的容量是否已满，再决定是否需要扩容，压栈的元素变为新的栈顶
// 入栈
void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
assert(ps);
if (ps->top == ps->capacity)
{
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 5 : (ps->capacity) * 2;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newcapacity);
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc:");
return;
}
ps->a = tmp;
ps->capacity = newcapacity;
}
ps->a[ps->top] = data;
ps->top++;
}2.3出栈
出栈后新的栈顶变为出栈前的栈顶的前一个元素
// 出栈
void StackPop(Stack* ps)
{
assert(ps);
assert(!StackEmpty(ps));
ps->top--;
}2.4支持动态增长的栈的代码实现
#pragma once
#include
#include
#include
// 支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* a;
int top; // 栈顶
int capacity; // 容量
}Stack;
// 初始化栈
void StackInit(Stack* ps)
{
assert(ps);
ps->a = NULL;
ps->top = 0;//top指向栈顶的下一个位置,对top的操作需要是：先使用后++
ps->capacity = 0;
}
// 入栈
void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
assert(ps);
if (ps->top == ps->capacity)
{
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 5 : (ps->capacity) * 2;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newcapacity);
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc:");
return;
}
ps->a = tmp;
ps->capacity = newcapacity;
}
ps->a[ps->top] = data;
ps->top++;
}
// 出栈
void StackPop(Stack* ps)
{
assert(ps);
assert(!StackEmpty(ps));
ps->top--;
}
// 获取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
assert(ps);
assert(!StackEmpty(ps));
return ps->a[ps->top - 1];
}
// 获取栈中有效元素个数
int StackSize(Stack* 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
int StackEmpty(Stack* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
// 销毁栈
void StackDestroy(Stack* ps)
{
assert(ps);
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->top = 0;
ps->capacity = 0;
} 二、队列
1.队列的概念及结构
1.1队列的概念
不同于栈的概念，队列只允许在其一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作。进行插入数据操作的一端是队尾，进行删除数据操作的一端是队头。队列是一种特殊的线性表，遵循先进先出的原则。
1.2队列的结构示意图
2.队列的实现
2.1队列的结构
队列的实现一般使用链表的结构更优：
代码：
// 队列成员节点结构
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;简图：
2.2队尾入队列
代码：
// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* q, QDataType data)
{
assert(q);
QNode* NewNode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
if (NewNode == NULL)
{
perror("malloc:");
return;
}
NewNode->data = data;
NewNode->next = NULL;
if (q->size == 0)
{
q->front = q->rear = NewNode;
}
else
{
q->rear->next = NewNode;
q->rear = q->rear->next;
}
q->size++;
}简图：
2.3队头出队列
代码：
// 队头出队列
void QueuePop(Queue* q)
{
assert(q);
//assert(!QueueEmpty(q));
if (q->front ==q->rear)
{
if (q->front == NULL)
{
return;
}
else
{
free(q->front);
q->front = q->rear = NULL;
}
}
else
{
QNode* Tmp = q->front;
q->front = Tmp->next;
free(Tmp);
Tmp = NULL;
}
q->size--;
}简图：
2.4队列的代码实现
#pragma once
#include
#include
#include
// 链式结构：表示队列成员节点
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)
{
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:");
return;
}
NewNode->data = data;
NewNode->next = NULL;
if (q->size == 0)
{
q->front = q->rear = NewNode;
}
else
{
q->rear->next = NewNode;
q->rear = q->rear->next;
}
q->size++;
}
// 队头出队列
void QueuePop(Queue* q)
{
assert(q);
//assert(!QueueEmpty(q));
if (q->front ==q->rear)
{
if (q->front == NULL)
{
return;
}
else
{
free(q->front);
q->front = q->rear = NULL;
}
}
else
{
QNode* Tmp = q->front;
q->front = Tmp->next;
free(Tmp);
Tmp = NULL;
}
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 ? 1 : 0;
}
// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* q)
{
assert(q);
while(!QueueEmpty(q))
{
QueuePop(q);
}
}