一:栈
1.1 栈的概念及结构
栈是一种特殊的线性表,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先进后出的原则.
- 压栈:栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈,将数据插入栈顶
- 出栈:栈的删除操作也叫出栈,出数据也在栈顶
1.2栈的实现
栈的实现一般可以用数组或者链表实现,相对而言数组的结构更优一点,因为数组在尾上插入数据的代价更小 ,链表则需从头遍历到尾
支持动态增长的栈:
typedef int STDataType;
typedef struct stack
{
int* a;
int top; //用于维护栈顶
int capacity;//栈的容量
}ST;常用功能接口:
//栈的初始化
void STInit(ST* ps);
//压栈
void STPush(ST* ps,STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* ps);
//取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps);
//判断栈是否为空
bool STEmpty(ST* ps);
//求栈的大小
int STSize(ST* ps);
//摧毁栈
void STDestroy(ST* ps);1.栈的初始化
要注意栈结构中的top可以初始化为0也可以初始化为-1,这里以初始化为0为例
- 初始化为0: top的值可以表示栈元素的个数
- top初始化位-1: top指向栈顶元素
void STInit(ST* ps)
{
assert(ps);
ps->a = NULL;
ps->capacity = 0;
ps->top = 0;
}2.压栈
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
//扩容
if (ps->top == ps->capacity)
{
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
STDataType* ret = (STDataType*)realloc(ps->a,sizeof(STDataType)*newcapacity);
if (ret == NULL)
{
perror("realloc");
return;
}
ps->a = ret;
ps->capacity = newcapacity;
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
3.出栈
void STPop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top); //确保栈中还有元素
ps->top--;
}4.取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top);
return ps->a[ps->top - 1];
}5.判断栈是否为空
bool STEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}6.求栈的大小
int STSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}7.摧毁栈
void STDestroy(ST* ps)
{
assert(ps);
free(ps->a);
ps->a == NULL;
ps->top = ps->capacity = 0;
}二. 队列
2.1 队列的概念及结构
队列只允许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,队列具有先进先出的特点,进行插入操作的一端称为队尾,进行删除操作的一端称为队头.
2.2 队列的实现
队列也可以用数组和链表的结构实现,使用链表的结构实现会更优一点,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.
队列的结构:
typedef int QDataType;
//链式结构:表示队列
typedef struct QueueNode {
QDataType x;
struct QueueNode* next;
}Node;
//队列的结构:队头和队尾分别用head和tail指针维护
typedef struct Queue
{
Node* head;
Node* tail;
int size;
}Queue;接口:
//队列的初始化
void QueueInit(Queue* ps);
//入队列
void QueuePush(Queue* ps,QDataType x);
//出队列
void QueuePop(Queue* ps);
//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* ps);
//取队头元素
QDataType QueueFront(Queue* ps);
//取队尾元素
QDataType QueueTail(Queue* ps);
//求队列大小
int QueueSize(Queue* ps);
//摧毁队列
void QueueDestory(Queue* ps);1.队列的初始化
void QueueInit(Queue* ps)
{
assert(ps);
ps->head = ps->tail = NULL;
ps->size = 0;
}2.入队列
void QueuePush(Queue* ps, QDataType x)
{
assert(ps);
//创建新节点
Node* newnode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc");
return;
}
newnode->next = NULL;
newnode->x = x;
//尾插
if (ps->tail == NULL)
{
ps->head = ps->tail = newnode;
}
else
{
ps->tail->next = newnode;
ps->tail = ps->tail->next;
}
ps->size++;
}3.出队列
void QueuePop(Queue* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->head);
if (ps->head->next == NULL)
{
ps->head = ps->tail = NULL;
}
else
{
Node* next = ps->head->next;
free(ps->head);
ps->head = next;
}
ps->size--;
}4.判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* ps)
{
assert(ps);
return ps->tail == NULL;
}5.取队头元素
QDataType QueueFront(Queue* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->head);
return ps->head->x;
}6.取队尾元素
QDataType QueueTail(Queue* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->tail);
return ps->tail->x;
}7.求队列大小
int QueueSize(Queue* ps)
{
assert(ps);
return ps->size;
}8.摧毁队列
void QueueDestory(Queue* ps)
{
assert(ps);
Node* cur = ps->head;
while (cur)
{
Node* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
ps->head=ps->tail = NULL;
}
