【数据结构】栈和队列

1.栈

1.1栈的实现参考代码

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>

typedef int STDataType;

//数组实现的动态栈
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;//栈顶
	int capacity;//总空间
}ST;

//初始化栈
void STInit(ST* pst);

//检查空间是否足够
void CheckCapacity(ST* pst);

//插入栈顶元素
void STPush(ST* pst, STDataType x);

//删除栈顶元素
void STPop(ST* pst);

//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst);

//检查栈是否为空
bool STEmpty(ST* pst);

//栈的大小
int STSize(ST* pst);

//栈的销毁
void STDestory(ST* pst);

#include"Stack.h"

//检查空间是否足够
void CheckCapacity(ST* pst)
{
	assert(pst);

	if (pst->top == pst->capacity)
	{
		int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, sizeof(STDataType) * newcapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("CheckCapacity()::relloc():");
			return;
		}
		pst->a = tmp;
		pst->capacity = newcapacity;
	}
}

//初始化栈
void STInit(ST* pst)
{
	assert(pst);

	pst->a = NULL;
	pst->top = 0;//这里的栈顶指的是下一个存放元素的位置下标处
	pst->capacity = 0;
}

//插入栈顶元素
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
	assert(pst);

	CheckCapacity(pst);

	pst->a[pst->top] = x;
	pst->top++;
}

//删除栈顶元素
void STPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(pst->top > 0);//栈内不为空

	pst->top--;
}

//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(pst->top > 0);

	return pst->a[pst->top - 1];
}

//检查栈是否为空
bool STEmpty(ST* pst)
{
	assert(pst);

	return pst->top == 0;//为空就返回真
}

//栈的大小
int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);

	return pst->top;
}

//栈的销毁
void STDestory(ST* pst)
{
	assert(pst);

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

1.2栈的概念

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。

1.3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。

2.队列

2.1队列的实现参考代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>

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

typedef struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;
}Queue;

//队列的初始化
void QueueInit(Queue* pq);

//队尾入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);

//队头出队列
void QueuePop(Queue* pq);

//获取队列尾部元素
QDataType QueueBack(Queue* pq);

//获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* pq);

//检测队列是否为空（为空返回非0，不为空返回0）
bool QueueEmpty(Queue* pq);

//销毁队列
void QueueDestory(Queue* pq);

//获取对列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq);

#include"Queue.h"

//队列的初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

//插入数据
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("QueuePush()::malloc()");
		return;
	}
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;

	if (pq->ptail == NULL)
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}

	pq->size++;
}

//队头出队列
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);

	QNode* del = pq->phead;
	pq->phead = pq->phead->next;
	free(del);
	del = NULL;

	if (pq->phead == NULL)
		pq->ptail = NULL;

	pq->size--;
}

//获取队列尾部元素
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);

	return pq->ptail->val;
}

//获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);

	return pq->phead->val;
}

//检测队列是否为空（为空返回非0，不为空返回0）
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->phead == NULL;
}

//获取对列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->size;
}

//销毁队列
void QueueDestory(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	QNode* cur = pq->phead;
	while (cur)
	{
		QNode* del = cur;
		cur = cur->next;
		free(del);
	}

	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

2.2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.

2.3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。