一、栈
1.1 栈的概念及结构
栈:一种特殊的线性表,只允许再固定的一端进行插入和删除操作,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。栈中的数据遵循先进后出的原则
压栈:栈插入操作叫做进栈/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
无论是压栈还是出栈都是堆栈顶元素进行操作的
1.2 栈的实现
一般看可以使用数组或者链表实现,但是相对而言数组的结构实现更优一些,因为数组在尾插数据的代价比较小,并且栈的特点是先进后出,一般情况下不会进行中间元素的插入和删除,多数情况还是从栈顶将数据放到栈中(相当于链表中的尾插数据),所以数据的结构更加方便
Stack.h
cpp
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* a;
int top;//栈顶
int capacity;//容量
}ST;
//初始化栈
void StackInit(ST* pst);
//入栈
void StackPush(ST* pst,STDataType x);
// 出栈
void StackPop(ST* pst);
// 获取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* pst);
// 获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* pst);
// 销毁栈
void StackDestroy(ST* pst);
Stack.c
cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"Stack.h"
//初始化栈
void StackInit(ST* st)
{
st->a = NULL;
st->capacity = st->top = 0;
}
//入栈
void StackPush(ST* pst, STDataType x)
{
if (pst->top == pst->capacity)
{
int newCapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, sizeof(STDataType) * newCapacity);
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
return;
}
pst->a = tmp;
pst->capacity = newCapacity;
}
pst->a[pst->top] = x;
pst->top++;
}
// 出栈
//判断栈是否为空
bool StackEmpty(ST* pst)
{
return pst->top == 0;
}
void StackPop(ST* pst)
{
assert(pst);
assert(!StackEmpty(pst));
pst->top--;
}
// 获取栈顶元素
STDataType StackTop(ST* pst)
{
assert(pst);
assert(!StackEmpty(pst));
return pst->a[pst->top - 1];
}
// 获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* pst)
{
assert(pst);
return pst->top;
}
// 销毁栈
void StackDestroy(ST* pst)
{
assert(pst);
free(pst->a);
pst->a = NULL;
pst->capacity = pst->top = 0;
}
二、队列
2.1队列的概念及结构
队列: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,队列具有先进先出的特点
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
2.2队列的实现
队列可以用数组实现也可以用链表实现,使用链表的结构更优一些,因为如果使用数组的结构,出队列在数组下标为0的位置上出数据,数组后面的数据需要进行大量的移动,效率会比较低,所以采用链表的方式实现队列
Queue.c
cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
struct QueueNode* next;
QDataType data;
}QNode;
typedef struct Queue
{
QNode* phead;
QNode* ptail;
int size;
}Queue;
//初始化
void QueueInit(Queue*pq);
//插入数据
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq);
void QueuePop(Queue* pq);
QDataType QueueFront(Queue* pq);
QDataType QueueBack(Queue* pq);
int QueueSize(Queue* pq);
Queue.h
cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"Queue.h"
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->phead = pq->ptail = NULL;
pq->size = 0;
}
//插入数据
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
assert(pq);
QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
return;
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
//队列为空
if (pq->ptail == NULL)
{
assert(pq->phead==NULL);
pq->phead = pq->ptail = newnode;
}
else
{
pq->ptail->next = newnode;
pq->ptail = newnode;
}
pq->size++;
}
//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
return pq->phead == NULL;
}
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
if (pq->phead == pq->ptail)
{
free(pq->phead);
pq->phead = pq->ptail = NULL;
}
else
{
QNode* node = pq->phead->next;
free(pq->phead);
pq->phead = node;
}
pq->size--;
}
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->phead->data;
}
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->ptail->data;
}
int QueueSize(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->size;
}