文章目录
- 队列
- 队列的定义
- 队列常见的基本操作
- 队列的顺序存储结构
- 实现
- 栈
- 栈的定义
- 栈的常见基本操作
- 栈的顺序存储
- 实现
- 栈的链式存储
- 实现
队列
队列的定义
队列(queue)是只允许在一端进行插入操作,而在另一端进行删除操作的线性表。队列是一种先进先出(First In First Out)的线性表,简称FIFO。允许插入的一端称为队尾,允许删除的一端称为队头。
队头(Front):允许删除的一端,又称队首。
队尾(Rear):允许插入的一端。
空队列:不包含任何元素的空表。
队列常见的基本操作
nitQueue(&Q):初始化队列,构造一个空队列Q。
QueueEmpty(Q):判队列空,若队列Q为空返回true,否则返回false。
EnQueue(&Q, x):入队,若队列Q未满,将x加入,使之成为新的队尾。
DeQueue(&Q, &x):出队,若队列Q非空,删除队头元素,并用x返回。
GetHead(Q, &x):读队头元素,若队列Q非空,则将队头元素赋值给x。
队列的顺序存储结构
初始状态(队空条件):Q->front == Q->rear == 0。
进队操作:队不满时,先送值到队尾元素,再将队尾指针加1。
出队操作:队不空时,先取队头元素值,再将队头指针加1。
实现
SeqQueue.h
#pragma once
#ifndef SEQQUEUE_H
#define SEQQUEUE_H
#define MAX_SIZE 1024
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct SEQQUEUE_H {
void* data[MAX_SIZE];
int size;
}SeqQueue;
//初始化 //入列//返回队头元素//出队//返回队尾元素//返回大小//清空队列//销毁
SeqQueue* Init_SeqQueue();
//入列
void Push_SeqQueue(SeqQueue* queue, void* data);
//返回队头元素
void* Front_SeqQueue(SeqQueue* queue);
//出队
void Pop_SeqQueue(SeqQueue* queue);
//返回队尾元素
void* Back_SeqQueue(SeqQueue* queue);
//返回大小
int Size_SeqQueue(SeqQueue* queue);
//清空队列
void Clear_SeqQueue(SeqQueue* queue);
//销毁
void FreeSpace_SeqQueue(SeqQueue* queue);
#endif // !SEQQUEUE_H
SeqQueue.c
#include "SeqQueue.h"
//初始化 //入列//返回队头元素//出队//返回队尾元素//返回大小//清空队列//销毁
SeqQueue* Init_SeqQueue()
{
SeqQueue* queue = (SeqQueue*)malloc(sizeof(SeqQueue));
for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++)
{
queue->data[i] = NULL;
}
queue->size = 0;
return queue;
}
//入列
void Push_SeqQueue(SeqQueue* queue, void* data)
{
if (!queue || !data)
{
return;
}
if (queue->size == MAX_SIZE)
{
return;
}
queue->data[queue->size] = data;
queue->size++;
}
//返回队头元素
void* Front_SeqQueue(SeqQueue* queue)
{
if (!queue)
{
return NULL;
}
if (queue->size == 0)
{
return NULL;
}
return queue->data[0];
}
//出队
void Pop_SeqQueue(SeqQueue* queue)
{
if (!queue)
{
return;
}
if (queue->size == 0)
{
return;
}
for (int i = 0; i < queue->size - 1; i++)
{
queue->data[i] = queue->data[i + 1];
}
queue->size--;
}
//返回队尾元素
void* Back_SeqQueue(SeqQueue* queue)
{
if (!queue)
{
return NULL;
}
if (queue->size == 0)
{
return NULL;
}
return queue->data[queue->size - 1];
}
//返回大小
int Size_SeqQueue(SeqQueue* queue)
{
if (!queue)
{
return -1;
}
return queue->size;
}
//清空队列
void Clear_SeqQueue(SeqQueue* queue)
{
if (!queue)
{
return;
}
queue->size = 0;
}
//销毁
void FreeSpace_SeqQueue(SeqQueue* queue)
{
if (!queue)
{
return;
}
free(queue);
}
main.c
#include "SeqQueue.h"
typedef struct PERXON {
char name[64];
int age;
}Person;
int main()
{
//创建队列
SeqQueue* queue = Init_SeqQueue();
//创建数据
Person p1 = { "aaa", 10 };
Person p2 = { "bbb", 20 };
Person p3 = { "ccc", 30 };
Person p4 = { "ddd", 40 };
Person p5 = { "eee", 50 };
//数据入队列
Push_SeqQueue(queue, &p1);
Push_SeqQueue(queue, &p2);
Push_SeqQueue(queue, &p3);
Push_SeqQueue(queue, &p4);
Push_SeqQueue(queue, &p5);
//输出队尾元素
Person* backPerson = (Person*)Back_SeqQueue(queue);
printf("队尾元素:Name:%s, Age:%d\n", backPerson->name, backPerson->age);
while (Size_SeqQueue(queue))
{
//取出队头元素
Person* p = (Person*)Front_SeqQueue(queue);
printf("Name:%s, Age:%d\n", p->name, p->age);
//从队头弹出
Pop_SeqQueue(queue);
}
FreeSpace_SeqQueue(queue);
return 0;
}
栈
栈的定义
栈(Stack):是只允许在一端进行插入或删除的线性表。首先栈是一种线性表,但限定这种线性表只能在某一端进行插入和删除操作。
栈顶(Top):线性表允许进行插入删除的那一端。
栈底(Bottom):固定的,不允许进行插入和删除的另一端。
空栈:不含任何元素的空表。
栈又称为后进先出(Last In First Out)的线性表,简称LIFO结构。
栈的常见基本操作
InitStack(&S):初始化一个空栈S。
StackEmpty(S):判断一个栈是否为空,若栈为空则返回true,否则返回false。
Push(&S, x):进栈(栈的插入操作),若栈S未满,则将x加入使之成为新栈顶。
Pop(&S, &x):出栈(栈的删除操作),若栈S非空,则弹出栈顶元素,并用x返回。
GetTop(S, &x):读栈顶元素,若栈S非空,则用x返回栈顶元素。
DestroyStack(&S):栈销毁,并释放S占用的存储空间(“&”表示引用调用)。
栈的顺序存储
采用顺序存储的栈称为顺序栈,它利用一组地址连续的存储单元存放自栈底到栈顶的数据元素,同时附设一个指针(top)指示当前栈顶元素的位置。
若存储栈的长度为StackSize,则栈顶位置top必须小于StackSize。当栈存在一个元素时,top等于0,因此通常把空栈的判断条件定位top等于-1。
实现
SeqStack.h
#pragma once
#ifndef SEQSTACK_H
#define SEQSTACK_H
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//数组去模拟栈的顺序存储
#define MAX_SIZE 1024
#define SEQSTACK_TRUE 1
#define SEQSTACK_FALSE 0
typedef struct SEQSTACK {
void* data[MAX_SIZE];
int size;
}SeqStack;
//初始化栈
SeqStack* Init_SeqStack();
//入栈
void Push_SeqStack(SeqStack* stack, void* data);
//返回栈顶元素
void* Top_SeqStack(SeqStack* stack);
//出栈
void Pop_SeqStack(SeqStack* stack);
//判断是否为空
int IsEmpty(SeqStack* stack);
//返回栈中元素的个数
int Size_SeqStack(SeqStack* stack);
//清空栈
void Clear_SeqStack(SeqStack* stack);
//销毁
void FreeSpace_SeqStack(SeqStack* stack);
#endif // !SEQSTACK_H
SeqStack.c
#include "SeqStack.h"
//初始化栈
SeqStack* Init_SeqStack()
{
SeqStack* stack = (SeqStack*)malloc(sizeof(SeqStack));
for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++)
{
stack->data[i] = NULL;
}
stack->size = 0;
return stack;
}
//入栈
void Push_SeqStack(SeqStack* stack, void* data)
{
if (!stack || !data)
{
return;
}
if (stack->size == MAX_SIZE)
{
return;
}
stack->data[stack->size] = data;
stack->size++;
}
//返回栈顶元素
void* Top_SeqStack(SeqStack* stack)
{
if (stack == NULL)
{
return NULL;
}
if (stack->size == 0)
{
return NULL;
}
return stack->data[stack->size - 1];
}
//出栈
void Pop_SeqStack(SeqStack* stack)
{
if (stack == NULL)
{
return;
}
if (stack->size == 0)
{
return;
}
stack->data[stack->size - 1] = NULL;
stack->size--;
}
//判断是否为空
int IsEmpty(SeqStack* stack)
{
if (stack == NULL)
{
return -1;
}
if(stack->size == 0)
{
return SEQSTACK_TRUE;
}
return SEQSTACK_FALSE;
}
//返回栈中元素的个数
int Size_SeqStack(SeqStack* stack)
{
return stack->size;
}
//清空栈
void Clear_SeqStack(SeqStack* stack)
{
if(stack == NULL)
{
return;
}
for (int i = 0; i < stack->size; i++)
{
stack->data[i] = NULL;
}
stack->size = 0;
}
//销毁
void FreeSpace_SeqStack(SeqStack* stack)
{
if (stack == NULL)
{
return;
}
free(stack);
}
main.c
#include "SeqStack.h"
typedef struct PERSON
{
char name[64];
int age;
}Person;
int main()
{
//创建栈
SeqStack* stack = Init_SeqStack();
//创建数据
Person p1 = { "aaa", 10 };
Person p2 = { "bbb", 20 };
Person p3 = { "ccc", 30 };
Person p4 = { "ddd", 40 };
Person p5 = { "eee", 50 };
//入栈
Push_SeqStack(stack, &p1);
Push_SeqStack(stack, &p2);
Push_SeqStack(stack, &p3);
Push_SeqStack(stack, &p4);
Push_SeqStack(stack, &p5);
//输出
while (!IsEmpty(stack))
{
Person * person = (Person *) Top_SeqStack(stack);
printf("%s->%d\n", person->name, person->age);
Pop_SeqStack(stack);
}
FreeSpace_SeqStack(stack);
return 0;
}
栈的链式存储
采用链式存储的栈称为链栈,链栈的优点是便于多个栈共享存储空间和提高其效率,且不存在栈满上溢的情况。通常采用单链表实现,并规定所有操作都是在单链表的表头进行的。这里规定链栈没有头节点,Lhead指向栈顶元素,如下图所示。
实现
LinkStack.h
#pragma once
#ifndef LINKSTACK_H
#define LINKSTACK_H
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//链式栈的结点
typedef struct LINKNODE {
struct LINKNODE* next;
}LinkNode;
//链式栈
typedef struct LINKSTACK {
LinkNode head;
int size;
}LinkStack;
//初始化函数
LinkStack* Init_LinkStack();
//入栈
void Push_LinkStack(LinkStack* stack, LinkNode* data);
//出栈
void Pop_LinkStack(LinkStack* stack);
//返回栈顶元素
LinkNode* Top_LinkStack(LinkStack* stack);
//返回栈元素的个数
int Size_LinkStack(LinkStack* stack);
//清空栈
void clear_LinkStack(LinkStack* stack);
//销毁栈
void FreeSpace_LinkStack(LinkStack* stack);
#endif // !LINKSTACK_H
LinkStack.c
#include "LinkStack.h"
//初始化函数
LinkStack* Init_LinkStack()
{
LinkStack* stack = (LinkStack*)malloc(sizeof(LinkStack));
stack->head.next = NULL;
stack->size = 0;
return stack;
}
//入栈
void Push_LinkStack(LinkStack* stack, LinkNode* data)
{
if (!stack || !data)
{
return;
}
data->next = stack->head.next;
stack->head.next = data;
stack->size++;
}
//出栈
void Pop_LinkStack(LinkStack* stack)
{
if (!stack)
{
return;
}
if (stack->size == 0)
{
return;
}
LinkNode* pCurrent = stack->head.next;
stack->head.next = pCurrent->next;
stack->size--;
}
//返回栈顶元素
LinkNode* Top_LinkStack(LinkStack* stack)
{
if (!stack)
{
return NULL;
}
if (stack->size == 0)
{
return NULL;
}
return stack->head.next;
}
//返回栈元素的个数
int Size_LinkStack(LinkStack* stack)
{
return stack->size;
}
//清空栈
void clear_LinkStack(LinkStack* stack)
{
if (!stack)
{
return;
}
if (stack->size == 0)
{
return;
}
stack->head.next = NULL;
stack->size = 0;
}
//销毁栈
void FreeSpace_LinkStack(LinkStack* stack)
{
if (!stack)
{
return;
}
free(stack);
}
main.c
#include "LinkStack.h"
typedef struct PERSON
{
LinkNode node;
char name[64];
int age;
}Person;
int main()
{
//创建栈
LinkStack* stack = Init_LinkStack();
//创建数据
Person p1, p2, p3, p4, p5;
strcpy(p1.name, "aaa");
strcpy(p2.name, "bbb");
strcpy(p3.name, "ccc");
strcpy(p4.name, "ddd");
strcpy(p5.name, "eee");
p1.age = 10;
p2.age = 20;
p3.age = 30;
p4.age = 40;
p5.age = 50;
//入栈
Push_LinkStack(stack, (LinkNode*)&p1);
Push_LinkStack(stack, (LinkNode*)&p2);
Push_LinkStack(stack, (LinkNode*)&p3);
Push_LinkStack(stack, (LinkNode*)&p4);
Push_LinkStack(stack, (LinkNode*)&p5);
while (Size_LinkStack(stack))
{
//取出栈顶元素
Person* p = (Person*)Top_LinkStack(stack);
printf("Name:%s Age:%d\n", p->name, p->age);
//弹出栈顶元素
Pop_LinkStack(stack);
}
FreeSpace_LinkStack(stack);
return 0;
}