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前言
1.栈
1.1栈的概念及结构
1.2接口函数
1.3函数实现
1.4如何使用
2.队列
2.1队列的概念及结构
2.2接口函数
2.3函数实现
2.4如何使用
前言
前面我们已经学习了顺序表和链表，今天我们来学习栈与队列，这两种结构也属于线性表，实际上就是顺序表和链表结构的延展。
1.栈
1.1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。
1.2接口函数
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。
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<assert.h> #include<stdbool.h> // 下面是定长的静态栈的结构，实际中一般不实用，所以我们主要实现下面的支持动态增长的栈 typedef int STDataType; // 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); // 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 bool StackEmpty(Stack* ps); // 销毁栈 void StackDestroy(Stack* ps);
1.3函数实现
1.单个节点成员介绍
typedef struct Stack { STDataType* _a; int _top; // 栈顶 int _capacity; // 容量 }Stack;在这里我们使用顺序表来实现栈结构，当然使用单链表，双向链表也可以。我们可以看到有成员top，它是用来指向栈顶元素的，当然也可以指向栈顶元素的下一个，这取决于你的实现逻辑。这里的顺序表，显然也是动态的。
2.初始化栈
void StackInit(Stack* ps) { assert(ps); ps->_a = NULL; ps->_capacity = NULL; ps->_top = 0; }关于top的初始化值的问题。
这里可以将top初识化为0，当然也可以将top初始化为-1。这两种逻辑有何不同呢？
1.将top初识化为0，假如在top位置插入一个数据，那么top就要向后移动一位。如果top不像后移动一位，那么就区分不了0位置是有数据还是没有数据了。所以top==0时，top表示的是指向栈顶元素的后一位。
2.将top初识化为-1，假如在top位置插入一个数据当然也是要向后面移动一位 。所以当top==-1时，top表示的时指向栈顶元素。
在这里我是将top初始化为0了。
3.入栈
void StackPush(Stack* ps, STDataType data) { assert(ps); if (ps->_top == ps->_capacity) { int newcapacity = ps->_capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->_capacity; Stack* tmp = (Stack*)realloc(ps->_a, sizeof(Stack) * newcapacity); if (tmp == NULL) { perror("realloc"); return; } ps->_a = tmp; ps->_capacity = newcapacity; } ps->_a[ps->_top] = data; ps->_top++; }要实现入栈操作是十分简单的，首先要创建一个新的节点，在这扩容操作没必要单独封装，因为只有入栈操作时才用的到。不要忘记断言。
插入操作是十分简单的，只需要在top位置插入，再让top指针向后移动就好了。
4.出栈
void StackPop(Stack* ps) { assert(ps); assert(ps->_top > 0); ps->_top--; }出栈操作也是十分简单，只需要让top向前移动一位就好了。
5.返回栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* ps) { assert(ps); assert(ps->_top > 0); return ps->_a[ps->_top - 1]; }进行栈顶元素返回操作的时候，需要注意的是，要将top-1，因为top是指向栈顶元素的下一个位置。
6.获取栈中有效元素个数
int StackSize(Stack* ps) { assert(ps); return ps->_top; }直接返回top的值就好了，在此逻辑种top值就是元素的个数。
7.检测栈是否为空
bool StackEmpty(Stack* ps) { assert(ps); return ps->_top == 0;//等于0为真，否则假 }在此逻辑下，top值为空就代表栈为空，所以只需要判断top是否为0就好了，真则返回true，假则返回false。
8.销毁栈
void StackDestroy(Stack* ps) { assert(ps); free(ps->_a); ps->_capacity = 0; ps->_top = 0; }因为是用顺序表实现栈的，所以直接free掉malloc出来的空间就好了。
完！！！
1.4如何使用
int main() { Stack s; StackInit(&s); StackPush(&s, 1); StackPush(&s, 2); StackPush(&s, 3); printf("栈内又%d个数据\n", StackSize(&s)); while (!StackEmpty(&s)) { printf("%d\n", StackTop(&s)); StackPop(&s); } printf("\n"); StackDestroy(&s); return 0; }我们要获取栈内元素时，可以利用循环操作，直到栈内数据为空，要注意的是，每获取一次栈顶元素时，要进行出栈操作，才能取到下一个数据。
值得一提的是：如果入栈时，在数据没有全部入栈时，突然出栈一个数据，然后在进行入栈，最后数据的顺序会被打乱。
int main() { Stack s; StackInit(&s); StackPush(&s, 1); StackPush(&s, 2); printf("%d\n", StackTop(&s)); StackPop(&s); StackPush(&s, 3); printf("栈内又%d个数据\n", StackSize(&s)); while (!StackEmpty(&s)) { printf("%d\n", StackTop(&s)); StackPop(&s); } printf("\n"); StackDestroy(&s); return 0; }
2.队列
2.1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
2.2接口函数
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。
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<assert.h> #include<stdbool.h> // 链式结构：表示队列 typedef int QDataType; typedef struct QListNode { struct QListNode* _pNext; QDataType _data; }QNode; // 队列的结构 typedef struct Queue { QNode* _front; QNode* _rear; int size; }Queue; // 初始化队列 void QueueInit(Queue* q); // 队尾入队列 void QueuePush(Queue* q, QDataType data); // 队头出队列 void QueuePop(Queue* q); // 获取队列头部元素 QDataType QueueFront(Queue* q); // 获取队列队尾元素 QDataType 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 bool QueueEmpty(Queue* q); // 销毁队列 void QueueDestroy(Queue* q);
2.3函数实现
1.单个节点成员介绍
typedef struct QListNode { struct QListNode* _pNext; QDataType _data; }QNode; // 队列的结构 typedef struct Queue { QNode* _front; QNode* _rear; int size; }Queue;
实现队列我们使用头尾两个指针是最优的，但为什么，不在实现函数内直接定义，而直接在结构体内封装头和尾呢？这样做可以避免二级指针发的使用。如果队列为空，第一次进行入队操作时，就涉及到要改变结构体指针的操作，这时我们就要用到结构体指针的指针，也就是二级指针。但如果，像这样封装一下，就起到了哨兵位的作用就不用传二级指针了。
2.初始化队列
void QueueInit(Queue* q) { assert(q); q->_front=q->_rear = NULL; q->size = 0; }
3.队尾入队列
void QueuePush(Queue* q, QDataType data) { assert(q); QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode)); if (newnode == NULL) { perror("malloc fail"); return; } newnode->_data = data; newnode->_pNext = NULL; if (q->_rear == NULL) { q->_front = q->_rear = newnode; } else { q->_rear->_pNext = newnode; q->_rear = newnode; } q->size++; }入队列操是十分简单的，只需要利用队尾指针添加新节点就好了。
4.队头出队列
void QueuePop(Queue* q) { assert(q); assert(q->_front); QNode* cur = q->_front; q->_front = q->_front->_pNext; free(cur); cur = NULL; if (q->_front == NULL) q->_rear = NULL; q->size--; }在进行出队操作时，注意保存队头的下一个节点，然后free出队。要注意的是，队列数据为空，就不能进行出队操作了，可以进行断言assert(q->_front)防止。当只剩一个节点的时候，头尾指针指向一个节点，这是就要判断队头是否为空，如果为空，那也要将尾指针置空，防止野指针。
5.获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* q) { assert(q); assert(q->_front); return q->_front->_data; }
6.获取队列尾部元素
QDataType QueueBack(Queue* q) { assert(q); assert(q->_rear); return q->_rear->_data; }
7.获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* q) { assert(q); return q->size; }
8.检查队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* q) { assert(q); return q->_front == NULL; }这里只需要检查对头是否为空就好了。
9.销毁队列
void QueueDestroy(Queue* q) { assert(q); QNode* cur = q->_front; while (cur) { QNode* next = cur->_pNext; free(cur); cur = next; } q->_front = q->_rear = NULL; q->size = 0; }这里我们依然是保存后一个，销毁当前节点，所有节点都销毁后，将头尾指针置空。
完！！！
2.4如何使用
int main() { Queue s; QueueInit(&s); QueuePush(&s, 1); QueuePush(&s, 2); QueuePush(&s, 3); QueuePush(&s, 4); QueuePush(&s, 5); printf("%d个元素\n", QueueSize(&s)); while (!QueueEmpty(&s)) { printf("%d ", QueueFront(&s)); QueuePop(&s); } QueueDestroy(&s); return 0; }这里我们也是利用循环，将所有数据获取，获取一个数据，出一个数据。
值得一提的是：如果入队时，在数据没有全部入栈时，突然出队一个数据，然后在进行入栈，最后数据的顺序也不会被打乱。
int main() { Queue s; QueueInit(&s); QueuePush(&s, 1); QueuePush(&s, 2); QueuePush(&s, 3); QueuePush(&s, 4); printf("%d\n", QueueFront(&s)); QueuePop(&s); QueuePush(&s, 5); printf("%d个元素\n", QueueSize(&s)); while (!QueueEmpty(&s)) { printf("%d ", QueueFront(&s)); QueuePop(&s); } QueueDestroy(&s); return 0; }
希望这篇文章对你有帮助！！！
