栈和队列的概念及实现

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一、栈

1.栈的概念

栈的本质就是线性表，但它和队列一样，同属于增删位置受限的线性表

所以栈被称为后进先出线性表(LIFO)

2.数组作为顺序栈存储方式特点

简单，方便，但是容易溢出(数组大小固定)
上溢：栈已满，又要压入元素
下溢：栈已空，还要弹出元素
这里上溢是错误，下溢一般为一种结束条件，即问题处理结束

3.链栈特点

1.链栈头指针就是栈顶
2.不需要头结点
3.基本不存在栈满
4.空栈相当于头指针指向空
5.插入和删除仅在栈顶处执行

4.代码实现栈

这里实现的是顺序栈

(1).Stack.h

#pragma once
#include 
#include 
#include 
#define MAX 100

// 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;
void CheckCapacity(Stack* ps);//扩容
// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps);
// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data);
// 出栈 
void StackPop(Stack* ps);
// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps);
// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* 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(Stack* ps);
// 销毁栈 
void StackDestory(Stack* ps);

(2).Stack.c

除了后进先出以外，顺序栈就和顺序表实现方式相似，这里博主直接放代码，有看不懂的小伙伴可以去看博主有关顺序表实现的文章，点此进入:
数据结构-顺序表各项功能的实现
代码如下

#include "stack.h"

void CheckCapacity(Stack* ps)
{
	if (ps->_top >= ps->_capacity)
	{
		ps->_capacity *= 2;
		ps->_a = (STDataType*)realloc(ps->_a, ps->_capacity * sizeof(STDataType));
	}
}

void StackInit(Stack* ps)
{
	ps->_a = (STDataType*)calloc(MAX, sizeof(STDataType));
	ps->_capacity = MAX;
	ps->_top = 0;
}

void StackPush(Stack* ps, STDataType x)
{
	CheckCapacity(ps);

	ps->_a[ps->_top] = x;
	ps->_top++;
}

void StackPop(Stack* ps)
{
	if (ps->_top == 0)
	{
		return;
	}
	ps->_top--;
}

STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	if (ps->_top == 0)
	{
		return (STDataType)0;
	}
	return ps->_a[ps->_top - 1];
}

int StackEmpty(Stack* ps)
{
	return ps->_top == 0;
}

int StackSize(Stack* ps)
{
	return ps->_top;
}

void StackDestory(Stack* ps)
{
	if (ps->_a)
	{
		free(ps->_a);
		ps->_a = NULL;
		ps->_top = 0;
		ps->_capacity = 0;
	}
}

(3).Test.c

#include "Stack.h"

void TestStack1()
{
	Stack st;
	StackInit(&st);
	StackPush(&st, 1);
	StackPush(&st, 2);
	StackPush(&st, 3);
	StackPush(&st, 4);
	StackPush(&st, 5);

	while (!StackEmpty(&st))
	{
		printf("%d ", StackTop(&st));
		StackPop(&st);
	}
	printf("\n");

	StackDestory(&st);
}

int main()
{
	TestStack1();

	return 0;
}

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二、队列

1.队列的概念

与栈相反，队列是一种先进先出的线性表(FIFO)

2.区分顺序存储的队空和队满的三种处理方式

3.代码实现

这里采用的是链式结构

(1).Quene.h

#include
#include
#include
#include

typedef int QuDataType;
typedef struct QListNode
{
	struct QListNode* _next;
	QuDataType _data;
}QNode;

// 队列的结构 
typedef struct Queue
{
	QNode* _front;
	QNode* _rear;
}Queue;

// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q);
// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QuDataType data);
// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q);
// 获取队列头部元素 
QuDataType QueueFront(Queue* q);
// 获取队列队尾元素 
QuDataType 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);

(2).Quene.c

#include "Quene.h"

QNode* BuyQueueNode(QuDataType x)
{
	QNode* cur = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	cur->_data = x;
	cur->_next = NULL;
	return cur;
}

void QueueInit(Queue* q)
{
	q->_front = NULL;
	q->_rear = NULL;
}

void QueuePush(Queue* q, QuDataType x)
{
	QNode* cur = BuyQueueNode(x);

	if (q->_front == NULL)
	{
		q->_front = q->_rear = cur;
	}
	else
	{
		q->_rear->_next = cur;
		q->_rear = cur;
	}
}

void QueuePop(Queue* q)
{
	if (q->_front == NULL)
	{
		return;
	}
	QNode* tmp = q->_front->_next;
	free(q->_front);
	q->_front = tmp;
}

QuDataType QueueFront(Queue* q)
{
	return q->_front->_data;
}

QuDataType QueueBack(Queue* q)
{
	return q->_rear->_data;
}

int QueueEmpty(Queue* q)
{
	return q->_front == NULL;
}

int QueueSize(Queue* q)
{
	QNode* cur;
	int count = 0;
	for (cur = q->_front; cur; cur = cur->_next)
	{
		count++;
	}
	return count;
}

void QueueDestory(Queue* q)
{
	if (q->_front == NULL)
	{
		return;
	}

	while (q->_front)
	{
		QueuePop(q);
	}
}