数据结构A2
栈
基本概念
栈是一种逻辑结构，是特殊的线性表。特殊在：
只能在固定的一端操作
只要满足上述条件，那么这种特殊的线性表就会呈现一种“后进先出”的逻辑，这种逻辑就被称为栈。栈在生活中到处可见，比如堆叠的盘子、电梯中的人们、嵌套函数的参数等等。
由于约定了只能在线性表固定的一端进行操作，于是给栈这种特殊的线性表的“插入”、“删除”，另起了
下面这些特定的名称：
栈顶：可以进行插入删除的一端
栈底：栈顶的对端
入栈：将节点插入栈顶之上，也称为压栈，函数名通常为push()
出栈：将节点从栈顶剔除，也称为弹栈，函数名通常为pop()
取栈顶：取得栈顶元素，但不出栈，函数名通常为top()
基于这种固定一端操作的简单约定，栈获得了“后进先出”的基本特性，如下图所示，最后一个放入的元素，最先被拿出来：
存储形式
栈只是一种数据逻辑，如何将数据存储于内存则是另一回事。一般而言，可以采用顺序存储形成顺序栈，或采用链式存储形成链式栈。
- 顺序栈
顺序存储意味着开辟一块连续的内存来存储数据节点，一般而言，管理栈数据除了需要一块连续的
内存之外，还需要记录栈的总容量、当前栈的元素个数、当前栈顶元素位置，如果有多线程还需要
配互斥锁和信号量等信息，为了便于管理，通常将这些信息统一于在一个管理结构体之中：
// 顺序栈节点
struct seqStack
{
datatype *data; // 顺序栈入口
int size; // 顺序栈总容量
int top; // 顺序栈栈顶元素下标
};
- 链式栈
链式栈的组织形式与链表无异，只不过插入删除被约束在固定的一端。为了便于操作，通常也会创
建所谓管理结构体，用来存储栈顶指针、栈元素个数等信息：
// 链式栈节点
typedef struct node
{
datatype data;
struct node *next;
}node;
// 链式栈管理结构体
struct linkStack
{
node *top; // 链式栈栈顶指针
int size; // 链式栈当前元素个数
};
基本操作
不管是顺序栈，链式栈，栈的操作逻辑都是一样的，但由于存储形式不同，代码的实现是不同的。下面分别将顺序栈和链式栈的基本核心操作罗列出来：
- 顺序栈
sstack.h
#ifndef __SSTACK_H
#define __SSTACK_H
// 数据类型
typedef int DATA;
// 顺序栈结构体
typedef struct
{
DATA *pData; // 栈中元素的地址
int size; // 栈的总容量
int top; // 栈顶元素下标
}SeqStack;
// 初始化栈
int SStack_init(SeqStack *s, int num);
// 判断栈是否已满
int SStack_isfull(SeqStack *st);
// 判断栈是否为空
int SStack_isempty(SeqStack *st);
// 入栈/压栈
int SStack_push(SeqStack *st,DATA data);
// 出栈/弹栈
int SStack_pop(SeqStack *st,DATA *data);
// 回收栈
int SStack_free(SeqStack *st);
#endif
sstack.c
#include sstack_main.c
#include "sstack.h"
#include - 链式栈
linkstack.h
#ifndef __LINKSTACK_H
#define __LINKSTACK_H
// 数据类型
typedef int DATA;
// 链式栈节点
typedef struct _node
{
DATA data; // 数据
struct _node *next; // 指向下一个栈的节点
}NODE;
// 链式栈管理结构体
typedef struct
{
NODE *pHead;// 链式栈栈顶指针
int size; // 链式栈当前元素个数
int num;
}LinkStack;
// 初始化链式栈
int LStack_init(LinkStack *s, int num);
// 判断栈是否已满
int LStack_isfull(LinkStack *st);
// 判断栈是否为空
int LStack_isempty(LinkStack *st);
// 压栈/入栈
int LStack_push(LinkStack *st,DATA data);
// 弹栈/出栈
int LStack_pop(LinkStack *st,DATA *data);
// 回收栈
int LStack_free(LinkStack *st);
#endif
linkstack.c
#include "linkstack.h"
#include linkstack_main.c
#include "linkstack.h"
#include 队列
基本概念
队列是最常见的概念，日常生活经常需要排队，仔细观察队列会发现，队列是一种逻辑结构，是一种特殊的线性表。特殊在：
- 只能在固定的两端操作线性表
只要满足上述条件，那么这种特殊的线性表就会呈现一种“先进先出”的逻辑，这种逻辑就被称为队列。
由于约定了只能在线性表固定的两端进行操作，于是给队列这种特殊的线性表的插入删除，起个特殊的名称：
-
队头：可以删除节点的一端
-
队尾：可以插入节点的一端
-
入队：将节点插入到队尾之后，函数名通常为enQueue()
-
出队：将队头节点从队列中剔除，函数名通常为outQueue()
-
取队头：取得队头元素，但不出队，函数名通常为front()
顺序存储的队列：循环队列
与其他的逻辑结构类似，队列可以采用顺序存储形成循环队列，也可以采用链式存储形成链式队列。顺序存储的队列之所以被称为循环队列，是因为可以利用更新队头队尾的下标信息，来循环地利用整个数组，出队入队时也不必移动当中的数据。
从上述动图中可以观察到，需要牺牲至少数组中的一个存储位置，来区分循环队列中的满队和空队。
满队和空队的约定如下：
- 当front与rear相等时，队列为空
- 当rear循环加一与front相等时，队列为满
与其他数据结构一样，管理循环队列除了需要一块连续的内存之外，还需要记录队列的总容量、当前队列的元素个数、当前队头、队尾元素位置，如果有多线程还需要配互斥锁和信号量等信息，为了便于管理，通常将这些信息统一于在一个管理结构体之中：
typedef int DATA;
typedef struct
{
DATA *pData; // 队列入口
int size; // 队列总容量
int head; // 队列队头元素下标
int tail; // 队列队尾元素下标
}SQueue;
- 循环队列的基本操作
squeue.h
#ifndef __SQUEUE_H
#define __SQUEUE_H
typedef int DATA;
typedef struct
{
DATA *pData; // 队列入口
int size; // 队列总容量
int head; // 队列队头元素下标
int tail; // 队列队尾元素下标
}SQueue;
// 初始化队列
int SQ_init(SQueue *q, int num);
// 判断队列是否已满
int SQ_isfull(SQueue *q);
// 判断队列是否为空
int SQ_isempty(SQueue *q);
// 入队
int SQ_push(SQueue *q,DATA data);
// 出队
int SQ_pop(SQueue *q,DATA *data);
// 回收队
int SQ_free(SQueue *q);
#endif
squeue.c
#include 链式存储的队列：链式队列
链式队列的组织形式与链表无异，只不过插入删除被约束在固定的两端。为了便于操作，通常也会创建所谓管理结构体，用来存储队头指针、队尾指针、队列元素个数等信息：
以下是队列链表节点设计和管理结构体设计的示例代码:
typedef int DATA;
// 链式队列节点
typedef struct _node
{
DATA data;
struct _node *next;
}NODE/*,*PNODE*/;
// 链式队列管理结构体
typedef struct
{
NODE *pHead; // 队头指针
NODE *pTail; // 队尾指针
int size ; // 队列当前元素个数
int num ;
}LinkQueue;
- 链式队列的基本操作
linkQueue.h
#ifndef __LINKQUEUE_H
#define __LINKQUEUE_H
typedef int DATA;
// 链式队列节点
typedef struct _node
{
DATA data;
struct _node *next;
}NODE/*,*PNODE*/;
// 链式队列管理结构体
typedef struct
{
NODE *pHead; // 队头指针
NODE *pTail; // 队尾指针
int size ; // 队列当前元素个数
int num ;
}LinkQueue;
void LQ_init(LinkQueue *q,int sz);
int LQ_isfull(LinkQueue *q);
int LQ_isempty(LinkQueue *q);
int LQ_push(LinkQueue *q,DATA data);
int LQ_pop(LinkQueue *q,DATA *data);
int LQ_free(LinkQueue *q);
#endif
linkQueue.c
#include "LinkQueue.h"
#include linkQueue_main.c
#include "LinkQueue.h"
#include