数据结构：栈和队列

目录

• 1.链表和顺序表优缺点
• 2.栈
• • 栈的概念及结构
  • 实现栈的方式：数组栈
• 3.队列
• • 队列的概念及结构
  • 队列的实现：链式队列

1.链表和顺序表优缺点

链表

优点：1.带头双向循环链表可在任意位置插入删除节点O(1)。2.按需申请释放空间。

缺点：1.不支持下标随机访问。2.CPU高速缓存命中率会更低。

顺序表

优点：1.尾插尾删效率较高。2.下标随机访问。3.CPU高速缓存命中率会更高。

缺点：1.前面部分插入删除数据，效率是O(N),需要挪动数据。2.空间不够，需要扩容。（扩容是需要付出代价的、一般还会伴随空间的浪费）。

2.栈

栈的概念及结构

实现栈的方式：数组栈

下面用一个动态数组来模拟栈（顺序表）。

//需要用到的头文件
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>

typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;//栈顶元素
	int capacity;//栈空间
}ST;//用顺序表来模拟栈

//初始化栈
void STInit(ST* pst) 
{
	assert(pst);
	pst->a = NULL;
	//下面有两种方式来定义top
	//pst->top = -1;   //top 指向栈顶数据
	pst->top = 0;//top 指向栈顶数据的下一个位置

	pst->capacity = 0;
}

//销毁栈
void STDestroy(ST* pst)
{
	asserta(pst);

	free(pst->a);
	pst->a = NULL;
	pst->top = pst->capacity = 0;
}

//栈顶插入数据
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
	if (pst->top == pst->capacity)//扩容
	{
		int newCapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, newCapacity*sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL) {
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		pst->a = tmp;
		pst->capacity = newCapacity;
	}

	pst->a[pst->top] = x;
	pst->top++;
}

//栈顶出数据
void STPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!STEmpty(pst));//栈不为空再进行删除

	pst->top--;
}

//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!STEmpty(pst));//栈不为空再获取

	return pst->a[pst->top - 1];
}

//探空
bool STEmpty(ST* pst)
{
	assert(pst);

	return pst->top == 0;
}

//获取size
int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);

	return pst->top;
}

3.队列

队列的概念及结构

队列的实现：链式队列

//需要用到的头文件
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>

typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;
}QNode;//定义节点
typedef struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;
}Queue;

//队列初始化
void QueueTnit(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	pq->phead = NULL;
	pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

//队列销毁
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	QNode* cur = pq->phead;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

//数据从队尾入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	
	QNode* newNode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode*));
	if (newNode == NULL)
	{
		perror("malloc fail\n");
		return;
	}
	newNode->data = x;
	newNode->next == NULL;
	if (pq->ptail == NULL)
	{
		assret(pq->phead == NULL);

		pq->phead = newNode;
	}
	else
	{
		pq->ptail->next = newNode;
		pq->ptail = newNode;
		pq->size++;
	}

}

//数据从对头出队列
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	//一个节点和多个节点
	if (pq->phead->next == NULL)//只有一个节点
	{
		free(pq->ptail);
		pq->phead = pq->ptail = NULL;
	}
	else//有多个节点
	{
		QNode* next = pq->phead->next;
		free(pq->phead);
		pq->phead = next;
	}
	pq->size--;
}

//取对头数据
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;
}

//取队列数据个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->size;
}

//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->phead == NULL
		&& pq->ptail == NULL;
}