手撕栈和队列

news2024/12/24 7:56:56

接下来的日子会顺顺利利，万事胜意，生活明朗-----------林辞忧

引言

栈和队列作为数据结构的重要组成部分，可以用栈实现非递归等，为后面学习打基础。栈由数组来实现，队列由链表来实现，接下来将详细介绍

一：栈

1.定义：

栈是一种线性表结构，在栈顶插入和删除数据，栈底不做任何操作，不含任何元素的栈称为空栈，主要特性为后进先出（First in Last out）LIFO结构

2.特性

FILO结构，栈在栈顶插入数据称为入栈，栈顶删除数据称为出栈

3.栈的结构定义

4.数组实现栈

//栈的初始化
void STInit(ST* pst);
//入栈
void STPush(ST* pst,STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* pst);
//栈的销毁
void STDestroy(ST* pst);
//判空
bool STEmpty(ST* pst);
//显示栈顶元素
STDataType STTopData(ST* pst);
//判断开辟大小
int STSize(ST* pst);

void STInit(ST* pst)
{
	assert(pst);
	pst->a = NULL;
	pst->capacity = 0;
	pst->top = 0;//pst指向栈顶元素的下个位置
	//pst->top=-1;//指向栈顶元素
}
//入栈
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
	assert(pst);
	if (pst->top == pst->capacity)//判断空间大小，是否扩容
	{
		int newCapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
		//开辟空间
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, sizeof(STDataType) * newCapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc failue\n");
			return;
		}
		pst->a = tmp;
		pst->capacity = newCapacity;
	}
	//入栈
	pst->a[pst->top] = x;
	pst->top++;
}
//出栈
void STPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!STEmpty(pst));
	pst->top--;
}
//栈的销毁
void STDestroy(ST* pst)
{
	assert(pst);
	free(pst->a);
	pst->a = NULL;
	pst->capacity = pst->top = 0;
}
//判空
bool STEmpty(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top == 0;
}
//显示栈顶元素
STDataType STTopData(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!STEmpty(pst));
	return pst->a[pst->top - 1];
}
//判断开辟大小
int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top;
}

二：队列

1.定义：

队列是一种先进先出（First in First out）的线性表，简称FIFO.在队尾插入数据，队头删除数据，通常由单链表来实现

2.队列的结构定义：

3.单链表实现队列

//队列之初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//队列之销毁
void QueueDestroy(Queue* pq);
//队列之队尾插入
void QueuePush(Queue* pq,QueueDataType x);
//队列之队头的删除
void QueuePop(Queue* pq);
//队列之队头数据
QueueDataType QueueFront(Queue* pq);
//队列之队尾数据
QueueDataType QueueBack(Queue* pq);
//队列之判空
bool QueueEmpty(Queue* pq);
//队列之大小
int QueueSize(Queue* pq);

//队列之初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}
//队列之销毁
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QueueNode* cur = pq->phead;
	while (cur)
	{
		QueueNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->phead=pq->ptail=NULL:
	pq->size = 0;
}
//队列之队尾插入
void QueuePush(Queue* pq,QueueDataType x)
{
	assert(pq);
	QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail\n");
		return;
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	if (pq->ptail == NULL)//空链表
	{
		assert(pq->phead == NULL);
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else//非空链表
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}
	pq->size++;
}
//队列之队头的删除
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));//空链表不能删除
	if (pq->phead->next == NULL)//一个节点
	{
		freee(pq->phead);
		pq->ptail = NULL;
	}
	else//多个结点
	{
		Queue* next = pq->phead->next;
		free(pq->phead);
		pq->phead = next;
	}
	pq->size--;
}
//队列之队头数据
QueueDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->phead->data;
}
//队列之队尾数据
QueueDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->ptail->data;
}
//队列之判空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size == 0;
}
//队列之大小
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size;
}