文章目录
- 栈和队列
- 1.栈
- 1.1 概念与结构
- 1.2 栈的实现
- 2. 队列
- 2.1 概念与结构
- 2.2 队列的实现
- 总结
栈和队列
1.栈
1.1 概念与结构
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。
1.2 栈的实现
stack.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
//定义栈的结构
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* arr;
int capacity; //栈的空间大小
int top; //栈顶
}ST;
//初始化
void STInit(ST* ps);
//销毁
void STDestroy(ST* ps);
//栈顶 --入数据，出数据
void StackPush(ST* ps,STDataType x);
void StackPop(ST* ps);
//判断栈是否为空
bool StackEmpty(ST* ps);
//取栈顶元素
STDataType Stacktop(ST* ps);
// 栈里的数据不能被遍历，也不能随机访问
//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps);
stack.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"stack.h"
//初始化
void STInit(ST* ps)
{
assert(ps);
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->top = 0;//栈顶等于栈底
}
//销毁
void STDestroy(ST* ps) {
assert(ps);
if (ps->arr)
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->top = 0;
}
//栈顶 --入数据，出数据
void StackPush(ST* ps, STDataType x)//入栈
{
assert(ps);
//判断空间是否足够
if (ps->top == ps->capacity)//如果相等就说明栈满了 用栈顶和容量比大小
{
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newcapacity * sizeof(STDataType));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail!");
exit(1);
}
ps->arr = tmp;//将tmp增容到arr
ps->capacity= newcapacity;//增容完，容量增大；
}
//空间足够
ps->arr[ps->top++]=x;//栈顶向上移动
}
//出栈
void StackPop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!StackEmpty(ps));//如果不为空，top--
--ps->top;
}
//判断栈是否为空
bool StackEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
//取栈顶元素
STDataType Stacktop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!StackEmpty(ps));
return ps->arr[ps->top - 1];
}
//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"stack.h"
void STTest()
{
ST st;
STInit(&st);
///插入数据
StackPush(&st, 1);
StackPush(&st, 2);
StackPush(&st, 3);
StackPush(&st, 4);
printf("size :%d\n", STSize(&st));
StackPop(&st);
//循环出栈，直到栈为空
while (!StackEmpty(&st))
{
STDataType data = Stacktop(&st);
printf("%d " ,data);
//出栈
StackPop(&st);
}
STDestroy(&st);
}
int main()
{
STTest();
return 0;
}
2. 队列
2.1 概念与结构
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。
2.2 队列的实现
queue.h
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
//定义队列结构
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
QDataType data;
struct QueueNode* next;
}QueueNode;
typedef struct Queue
{
QueueNode*phead;
QueueNode* ptail;
int size;//队列有效个数
}Queue;
//初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//入队列 ，队尾
void QueuePash(Queue*pq, QDataType x);
//队列判空
bool QueueEmpty(Queue* pq);
//出队列，对头
void QueuePop(Queue* pq);
//取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq);
//取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq);
//队列有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq);
//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq);
queue.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"
//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->phead = pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
//入队列 ，队尾
void QueuePash(Queue* pq, QDataType x)
{
assert(pq);
QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
if (newnode == NULL)
{
ferror("malloc fail!");
exit(1);
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
//ptail newnode
if (pq->phead == NULL)
{
//队列为空
pq->phead = pq->ptail= newnode;
}
else
{
//队列不为空
pq->ptail->next = newnode;
pq->ptail = newnode;//pq->ptail->next
}
pq->size++;
}
//队列判空
bool QueueEmpty(Queue* pq) {
assert(pq);
return pq->phead == NULL && pq->ptail == NULL;
}
//出队列，对头
void QueuePop(Queue* pq) {
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
//只有一个结点的情况,避免ptail变成野指针
if (pq->ptail == pq->phead)
{
free(pq->phead);
pq->phead =pq->ptail= NULL;
}
else
{
//删除队头元素
QueueNode* next = pq->phead->next;
free(pq->phead);
pq->phead = next;
}
pq->size--;
}
//取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));//队列不为空
return pq->phead->data;
}
//取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));//队列不为空
return pq->ptail->data;
}
//队列有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
assert(pq);
//int size = 0;
//QueueNode* pcur = pq->phead;
//while (pcur)
//{
// size++;
// pcur = pcur->next;
//}
//return size;
return pq->size;
}
//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
QueueNode* pcur = pq->phead;
while (pcur)
{
QueueNode* next = pcur->next;
free(pcur);
pcur = next;
}
pq->phead = pq->ptail = NULL;
}
test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"
void QueueTest01()
{
Queue q;
QueueInit(&q);
QueuePash(&q, 1);
QueuePash(&q, 2);
QueuePash(&q, 3);
QueuePash(&q, 4);
/*QueuePop(&q);*/
printf("head:%d\n",QueueFront(&q));
printf("htail:%d\n",QueueBack(&q));
printf("size:%d\n",QueueSize(&q));
QueueDestroy(&q);
}
int main()
{
QueueTest01();
return 0;
}
总结
以上内容就是超详细的数据结构3（初阶C语言版）栈和队列的全部内容，喜欢博主内容的可以一键三连，支持博主！！
