【数据结构】栈和队列

目录

一 栈的概念及结构

二 栈的实现

 1 包含所有接口(Stack.h) 

 2 初始化和销毁 (Stack.c)

 3 插入 (Stack.c)

 4 删除 (Stack.c)

 5 返回栈顶元素 (Stack.c)

 6 返回大小和判断是否为空 (Stack.c)

 7 测试(Test.c)

三 队列的概念及其结构

四 队列的实现 

 1 先包含所有接口（Queue.h)

 2 初始化和销毁（Queue.c)

 3 插入（Queue.c)

 4 删除（Queue.c)

 5 返回首队头数据和队尾数据（Queue.c)

 6 判断是否为空（Queue.c)

 7 返回size（Queue.c)

 8 测试(Test.c)

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一 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。

 

二 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。

代码实现

1 包含所有接口(Stack.h) 

#pragma once

#include
#include
#include
#include


typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;
	int capacity;
}ST;

//初始化
void STInit(ST* ps);

//销毁
void STDestroy(ST* ps);

//插入
void STPush(ST* ps, STDataType x);

//删除
void STPop(ST* ps);

//返回栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps);

//计算大小
int STSize(ST* ps);

//判断是否为空
bool STEmpty(ST* ps);

 2 初始化和销毁 (Stack.c)

//初始化
void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->top = 0;
	ps->capacity = 0;
}

//销毁
void STDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);

	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}

 3 插入 (Stack.c)

//插入
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);

	//检查是否扩容
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity *2;//扩两倍
		STDataType tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * (newCapacity));//realloc也可以原地扩容
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc failed");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}

	//插入
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;//top是栈顶的下一个位置
}

4 删除 (Stack.c)

//删除
void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);
	ps->top--;
}

 5 返回栈顶元素 (Stack.c)

//返回栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);
	return ps->a[ps->top - 1];
}

 6 返回大小和判断是否为空 (Stack.c)

//计算大小
int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

//判断是否为空
bool STEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}

7 测试(Test.c)

#include "Stack.h"

void TestStack1()
{
	ST st;
	STInit(&st);
	STPush(&st, 1);
	STPush(&st, 2);
	STPush(&st, 3);
	STPush(&st, 4);
	STPush(&st, 5);

	while (!STEmpty(&st))
	{
		printf("%d ", STTop(&st));
		STPop(&st);
	}
	printf("\n");

	STDestroy(&st);
}

int main()
{
	TestStack1();

	return 0;
}

三 队列的概念及其结构

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

四 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

 1 先包含所有接口（Queue.h)

#pragma once
#include
#include
#include
#include

typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

typedef struct Queue
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
	int size;
}Que;

//初始化
void QueueInit(Que* pq);

//销毁
void QueueDestroy(Que* pq);

//插入
void QueuePush(Que* pq, QDataType x);

//删除
void QueuePop(Que* pq);

//返回第一个
QDataType QueueFront(Que* pq);

//返回末尾
QDataType QueueBack(Que* pq);

//是否为空
bool QueueEmpty(Que* pq);

//计算大小
int QueueSize(Que* pq);

  2 初始化和销毁（Queue.c)

//初始化
void QueueInit(Que* pq)
{
	assert(pq);
	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

//销毁
void QueueDestroy(Que* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

3 插入（Queue.c)

//插入
void QueuePush(Que* 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++;
}

4 删除（Queue.c)

//删除
void QueuePop(Que* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

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

	pq->size--;
}

5 返回首队头数据和队尾数据（Queue.c)

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

	return pq->head->data;
}

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

	return pq->tail->data;
}

6 判断是否为空（Queue.c)

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

	return pq->head == NULL;
}

7 返回size（Queue.c)

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

	return pq->size;
}

8 测试(Test.c)

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"


Test()
{
	Que pq;
	QueueInit(&pq);
	QueuePush(&pq, 1);
	QueuePush(&pq, 2);
	QueuePush(&pq, 3);
	QueuePush(&pq, 4);
	QueuePush(&pq, 5);
	while(!QueueEmpty(&pq))
	{
		printf("%d ", QueueFront(&pq));
		QueuePop(&pq);
	}
	QueueDestroy(&pq);

}


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

栈和队列感觉就是链表和顺序表的变形, 很容易理解,下一章我会对栈和队列的OJ进行整理和讲解, 继续加油!