【数据结构】栈与队列

用户11367452

发布于 2024-11-21 08:03:22

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1前言：顾名思义，栈与队列是两个东西，栈和队列！对的，栈和队列！！，没错，在念一遍，【栈】和【队列】！！！但是本质都是差不多的，只不过底层实现的方式不太一样。

这次从简单的入手

栈

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（LastInFirstOut）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。栈底层结构选型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。

栈的实现

#pragma once
#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;

void STInit(ST* ps);
void STDestroy(ST* ps);

//栈顶---入数据、出数据
void StackPush(ST* ps, STDataType x);
void StackPop(ST* ps);

//取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps);

bool StackEmpty(ST* ps);

//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps);

具体实现

初始化

void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

销毁栈

void STDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->arr)
		free(ps->arr);
	ps->arr = NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}

入数据

void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);

	//1.判断空间是否足够
	if (ps->capacity == ps->top)
	{
		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;
		ps->capacity = newCapacity;
	}
	//空间足够
	ps->arr[ps->top++] = x;
}
bool StackEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top == 0;
}

出数据

void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	--ps->top;
}

取栈顶元素

STDataType StackTop(ST* ps)
{

	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));

	return ps->arr[ps->top - 1];
}

获取栈中有效数据

int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

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

队列实现

#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;//保存队列有效数据个数
}Queue;

void QueueInit(Queue* pq);
// ⼊队列，队尾
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
// 出队列，队头
void QueuePop(Queue* pq);

//队列判空
bool QueueEmpty(Queue* pq);

//取队头数据
int QueueFront(Queue* pq);
//取队尾数据
int QueueBack(Queue* pq);
//队列有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq);

//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq);

具体实现

初始化

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

入队列

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	//申请新节点
	QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("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 = pq->ptail->next;//newnode
	}
	pq->size++;
}

出队列

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));

	return pq->phead->data;
}

取队尾数据

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	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;
	pq->size = 0;
}

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原始发表：2024-09-09，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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