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作栈顶，另一端称为栈底。栈中的元素遵守后进先出LIFO（Last In Fisrt 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。

2、如何实现栈

栈作为线性表的一种，实现方式无非两种。一种基于数组实现的顺序结构，另一种则基于链表实现。相对而言我们在实现栈的结构时更倾向于用数组实现，数组结构实现起来更优，因为数组在尾上插入数据的代价比较小。

3、代码实现

3.1 栈的定义

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

typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* data; //动态数组实现
	int size;         //栈中有效数据个数
	int capacity;     //栈的容量
}ST;

3.2 栈中将要实现的函数

//初始化队列
void StackInit(ST* ps);

// 入栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x);

// 出栈
void StackPop(ST* ps);

// 获取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps);

// 获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* 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(ST* ps);

// 销毁栈
void StackDestroy(ST* ps);

3.3 函数实现

//栈的初始化
void StackInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	int newcapacity = 4; //初识容量设置为4
	STDataType* a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * newcapacity);
	if (a == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	ps->data = a;
	ps->size = 0;//初识化为零，代表的是栈顶元素的下一个位置，同时也表示栈内的元素个数
	ps->capacity = newcapacity;
}

//压栈操作，将元素压入栈中
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->size == ps->capacity)
	{
        //如果栈中元素有效个数已经达到容量大小，就进行扩容
		STDataType* a = (STDataType*)realloc(ps->data, 2 * ps->capacity * sizeof(STDataType));
		if (a == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->data = a;
		ps->capacity *= 2;
	}
	ps->data[ps->size] = x;
	ps->size++;
}

//出栈，将栈顶元素弹出
void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
    //防止栈中没有元素仍进行出栈操作
    //如果对空栈进行出栈，下一次进栈就会造成越界问题
	assert(ps->size > 0);
	ps->size--;
}

//取出栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->data[ps->size - 1];
}

//返回栈中元素个数
int StackSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->size;
}

//判断栈是否为空栈
bool StackEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->size == 0;
}

//销毁栈
void StackDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->data);
	ps->data = NULL;
	ps->capacity = ps->size = 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，队列中的元素具有先进先出（First In First Out）原则。

入队列：进行插入操作一端称为队尾。

出队列：进行删除操作的一端称为队头。

2、如何实现队列

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，出完数据后需要挪动数据，效率会比较低。

3、代码实现

3.1 队列定义

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

typedef int QDataType;
// 链式结构：表示队列 
typedef struct QListNode
{
	struct QListNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

// 队列的结构 
typedef struct Queue
{
	QNode* front; //队头
	QNode* rear;  //队尾
	int size;     //队列元素个数
}Queue;

3.2 队列中将要实现的函数

// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* pq);

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

// 队头出队列
void QueuePop(Queue* pq);

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

// 获取队列队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq);

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

// 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
int QueueEmpty(Queue* pq);

// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq);

3.3 函数实现

#include "Queue.h"
//初识化队列
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->front = pq->rear = NULL;
	pq->size = 0;
}

//入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType data)
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = data;
	newnode->next = NULL;
	if (pq->front == NULL)
	{
		pq->front = pq->rear = newnode;
	}
	else
	{
		pq->rear->next = newnode;
		pq->rear = newnode;
	}
	pq->size++;
}

//出队列
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	if (pq->front->next == NULL)
	{
		free(pq->front);
		pq->front = pq->rear = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* next = pq->front->next;
		free(pq->front);
		pq->front = next;
	}
	pq->size--;
}

//取队头元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->front->data;
}

//取队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->rear->data;
}

//返回队列中元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size;
}

//判断队列是否为空
int QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->front == NULL && pq->rear == NULL;
}

//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->size > 0);
	QNode* cur = pq->front;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->size = 0;
	pq->front = pq->rear = NULL;
}

以上就是通过C语言实现的栈和队列了，希望能够帮到大家，如果有不对的地方请各位大佬评论区指正。