【数据结构】栈和队列

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文章目录

前言
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：
总结

前言

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。
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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。因为数组在尾上插入数据的代价比较小。

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 = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);
	if (ps->a == NULL)
	{
		perror("malloc::fail");
		return;
	}
	ps->top = 0;
	ps->capacity = 4;
}

入栈:

void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
	assert(ps);
	if (ps->capacity == ps->top)
	{
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * ps->capacity * 4);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc::fail");
			return;
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity *= 4;
	}
	ps->a[ps->top] = data;
	ps->top++;
}

出栈:

void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!empty(ps));
	ps->top--;
}

获取栈顶元素:

STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!empty(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

bool empty(Stack* ps)
{
	return ps->top == 0;

}

销毁栈

void StackDestroy(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->top = 0;
	ps->capacity = 0;
}

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
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
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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，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。
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链式结构：

typedef int QDatatype;

typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDatatype data;
}QNode;

队列的结构

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

初始化队列

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

队尾入队列

void QueuePush(Queue* pq, QDatatype x)
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc::fail");
		return 0;
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	if (pq->head == NULL)
	{
		assert(pq->tail == NULL);
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}
	pq->size++;
}

队头出队列

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->head != NULL);
	QNode* next = pq->head->next;
	if (next == NULL)
	{
		pq->tail = NULL;
	}
	free(pq->head);
	pq->head = next;
	pq->size--;
}

获取队列头部元素

QDatatype QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->head->data;
}

获取队列队尾元素

QDatatype QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->tail->data;
}

获取队列中有效元素个数

int QueueSize(Queue* pq)
{
	return pq->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

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	return pq->size == 0;
}

销毁队列

void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode * next = pq->head;
	while (next)
	{
		QNode* cur = next->next;
		free(next);
		next = cur;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
}