【数据结构篇】~栈和队列
- 前言
- 一、栈的实现
- 1.头文件
- 2.源文件
- 3.一个算法题——[有效的括号](https://leetcode.cn/problems/valid-parentheses/description/%E2%80%8B)
- 二、队列
- 1.头文件
- 2.源文件
前言
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。
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。
一、栈的实现
1.头文件
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
//栈的实现很多和顺序表相同
typedef int stdatatype;
typedef struct stack
{
stdatatype* arr;
int capacity;//有效容量
int top;//栈顶
}st;
void stinit(st* ps);// 初始化栈
void stdestroy(st* ps);// 销毁栈
void stpush(st* ps, stdatatype x);// 入栈
void stpop(st* ps);//出栈
stdatatype stTop(st* ps);//取栈顶元素
int stsize(st* ps);//获取栈中有效元素个数
bool stempty(st* ps);//栈是否为空
2.源文件
#include"Stack.h"
void stinit(st* ps)// 初始化栈
{
assert(ps);
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->top = 0;
}
bool stempty(st* ps)//栈是否为空(有效数据（top）为0)
{
assert(ps);
return ps->top==0;
}
void stdestroy(st* ps)// 销毁栈
{
assert(ps);
if (ps->arr)
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;//防止成为野指针
ps->capacity = ps->top = 0;
}
void stpush(st* ps, stdatatype x)// 入栈（只能从栈顶入）
{
assert(ps);
if (ps->capacity == ps->top)//如果容量不够就要扩容
{
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
stdatatype* tmp = (stdatatype*)realloc(ps->arr,sizeof(stdatatype)*newcapacity );
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail!");
return 1;
}
ps->capacity = newcapacity;
ps->arr = tmp;
}
//出if条件就说明容量足够
ps->arr[ps->top++] = x;
}
void stpop(st* ps)//出栈
{
assert(ps);
assert(!stempty(ps));//如果报错就说明是空栈
--ps->top;
}
stdatatype stTop(st* ps)//取栈顶元素
{
assert(ps);
assert(!stempty(ps));
return ps->arr[ps->top - 1];
}
int stsize(st* ps)//获取栈中有效元素个数
{
assert(ps);
return ps->top;
}
3.一个算法题——有效的括号
bool isValid(char* s) {
st st;
stinit(&st);
if(*s=='\0')
return false;
else
{
while(*s != '\0')
{
//如果是左括号就入栈
if(*s=='['
||*s=='{'
||*s=='(' )
{
stpush(&st, *s);
}
else//左括号全部入栈，然后取栈顶元素和右括号匹配，然后出栈
{ if(stempty(&st))
{
return false;
}
if(stTop(&st)=='('&& *s ==')'
||stTop(&st)=='{'&& *s =='}'
||stTop(&st)=='['&& *s ==']')
{
stpop(&st);//出栈
}
else{
return false;
}
}
s++;
}
bool ret=stempty(&st);
stdestroy(&st);// 销毁栈
return ret;
}
}
二、队列
概念：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
队列底层结构选型
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。
1.头文件
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
typedef int qudatatype;
typedef struct queuenode {
qudatatype data;
struct queuenode* next;
}qunode;
typedef struct queue {
qunode* phead;
qunode* ptail;
int size;//节点个数
}qu;
void quinit(qu* pq);//初始化队列
void qudestroy(qu* pq);//销毁队列
void qupush(qu* pq, qudatatype x);// 入队列，队尾
void qupop(qu* pq);// 出队列，队头
qudatatype qufront(qu* pq);//取队头数据
qudatatype quback(qu* pq);//取队尾数据
bool quempty(qu* pq);//队列判空
int qusize(qu* pq);//队列有效元素个数
2.源文件
#include"Queue.h"
//队列底层是用单链表实现的
void quinit(qu* pq)//初始化队列
{
assert(pq);
pq->phead = pq->ptail = NULL;
}
bool quempty(qu* pq)//队列判空
{
assert(pq);
return pq->phead == NULL;
}
void qupush(qu* pq, qudatatype x)// 入队列，队尾(单链表尾插)
{
assert(pq);
qunode* newnode = (qunode*)malloc(sizeof(qunode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
return 1;
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
if (pq->phead == NULL)
{
pq->phead = pq->ptail = newnode;
}
pq->ptail->next = newnode;
pq->ptail = pq->ptail->next;
pq->size++;
}
void qupop(qu* pq)// 出队列，队头(单链表头删)
{
assert(pq);
assert(!quempty(pq));
if (pq->phead == pq->ptail)//只有一个节点是，要避免成为野指针
{
free(pq->phead);
pq->phead = pq->ptail = NULL;
}
pq->phead = pq->phead->next;
}
void qudestroy(qu* pq)//销毁队列
{
assert(pq);
assert(!quempty(pq));
while (pq->phead)
{
qunode* Next = pq->phead->next;
free(pq->phead);
pq->phead = NULL;
pq->phead = Next;
}//出循环时说明全部节点都释放了（除了phead、ptail）
pq->phead = pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
int qusize(qu* pq)//队列有效元素个数
{
assert(pq);
return pq->size;
}
qudatatype qufront(qu* pq)//取队头数据(取数据时，队列不能为空！)
{
assert(pq);
assert(!quempty(pq));
return pq->phead->data;
}
qudatatype quback(qu* pq)//取队尾数据
{
assert(pq);
assert(!quempty(pq));
return pq->ptail->data;
}
详解都在注释中哦！
