前言
前面学习了数据结构的顺序表、单链表、双向循环链表这些结构;现在就来学习栈和队列,这里可以简单的说栈和队列是具有特殊化的线性表
一、栈
1.1、栈的概念和结构
栈是一种遵循先入后出逻辑的线性数据结构。
栈是一种特殊的线性表,它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。
栈中的数据元素遵循先进后出(LIFO)的原则;也就是所谓的后来者居上
如图所示,我们把堆叠元素的顶部称为"栈顶",底部称为"栈底"。将元素添加到栈顶的操作叫做"入栈",删除栈顶的元素叫做"出栈"。
从图中我们可以看出,栈数据的出栈和入栈都在栈顶;这就是栈数据先进后出的原则。
1.2、栈的实现
栈的实现可以使用数组来实现,当然也可以使用链表来实现,这里就用数组来实现栈。
用数组来实现栈就和之前顺序表的实现有些相似,对顺序表不了解的话可以看一下前面的
首先先来看一下,栈这个数据结构都要实现哪些功能:
cpp
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
typedef int SType;
typedef struct Stack
{
SType* arr;
int size; //栈顶
int num; //空间大小
}Stack;
//初始化
void STInit(Stack* ps);
//判断栈是否为空
bool STEmpty(Stack* ps);
//入栈
void STPush(Stack* ps, SType x);
//出栈
void STPop(Stack* ps);
//取栈顶数据
SType STtop(Stack* ps);
//获取栈中数据个数
int STSize(Stack* ps);
//栈的销毁
void STDesTroy(Stack* ps);
1.2.1、初始化
cpp
//初始化
void STInit(Stack* ps)
{
assert(ps);
ps->arr = NULL;
ps->size = ps->num = 0;
}
1.2.2、判断栈是否为空
判断栈是否为空?如果为空,就返回true;如果不为空,就返回false。
cpp
//判断栈是否为空
bool STEmpty(Stack* ps)
{
assert(ps);
return ps->size == 0;
}
1.2.3、入栈
入栈,在栈顶插入数据(和顺序表尾插相似)
cpp
//入栈
void STPush(Stack* ps, SType x)
{
assert(ps);
//判断空间大小是否足够
if (ps->num <= ps->size)
{
int newnum = (ps->num == 0) ? 4 : 2 * ps->num;
SType* tmp = (SType*)realloc(ps->arr, newnum * sizeof(Stack));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc filed");
exit(1);
}
ps->arr = tmp;
ps->num = newnum;
}
ps->arr[ps->size++] = x;
}
1.2.4、出栈
出栈,删除栈顶的数据(和顺序表尾删相似)
cpp
//出栈
void STPop(Stack* ps)
{
assert(ps); //不能传NULL
assert(!STEmpty(ps)); //栈不能为空
ps->size--;
}
1.2.5、取栈顶数据
取栈顶数据,将栈顶的数据返回即可
cpp
//取栈顶数据
SType STtop(Stack* ps)
{
assert(ps); //不能传NULL
assert(!STEmpty(ps)); //栈不能为空
return ps->arr[ps->size - 1];
}
1.2.6、获取栈中数据个数
获取栈中数据个数,这里size就是栈的数据个数
cpp
//获取栈中数据个数
int STSize(Stack* ps)
{
assert(ps);
return ps->size;
}
1.2.7、销毁栈
这里,动态开辟的空间要进行释放,养成好习惯
cpp
//栈的销毁
void STDesTroy(Stack* ps)
{
assert(ps);
if (ps->arr)
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
ps->size = ps->num = 0;
}
二、队列
2.1、队列的概念和结构
队列,是一种遵循先入先出规则的线性数据结构。
顾名思义,队列模拟了现实生活中排队现象,即新来的人不断加入队列队尾,而位于对头的人逐个离开
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
如图,我们将队列头部称为"对头(队首)",尾部称为"队尾";
将把元素插入到队尾操作称为"入队",删除队首的数据的操作称为"出队"
2.2、队列的实现
队列的实现,这里也是即可以使用数组来实现,也可以使用链表来实现;这里使用链表来实现队列
用链表来实现队列就和之前链表的实现有些相似,对单链表不了解的话可以看一下前面的
先来卡看队列的基本功能
cpp
typedef int QType;
typedef struct QueueNode //队列节结构
{
QType data;
struct QueueNode* next;
}QueueNode;
typedef struct Queue //队列结构
{
int size; //队列中的数据个数
QueueNode* phead; //队头
QueueNode* ptial; //队尾
}Queue;
//初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq);
//入队列--从队尾删除数据
void QueuePush(Queue* pq);
//出队列--从对头删除数据
void QueuePop(Queue* pq);
//取队头数据
QType QueueFront(Queue* pq);
//取队尾数据
QType QueueBack(Queue* pq);
//获取队列数据个数
int QueueSize(Queue* pq);
//销毁队列
void QueueDesTroy(Queue* pq);
2.2.1、初始化
cpp
//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->phead = pq->ptial = NULL;
pq->size = 0;
}
2.2.2、判断队列是否为空
如果队列为空,返回true;如果不为空,返回false
cpp
//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size == 0;
}
2.2.3、入队列
从队列尾部插入数据,与单链表尾插类似
cpp
//入队列--从队尾插入数据
void QueuePush(Queue* pq, QType x)
{
assert(pq);
QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
if (QueueEmpty(pq)) // 队列为空
{
pq->phead = pq->ptial = newnode;
}
else { //队列不为空
pq->ptial->next = newnode;
pq->ptial = newnode;
}
pq->size++;
}
2.2.4、出队列
从队头删除数据,与链表头删类似
cpp
//出队列--从对头删除数据
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq); //不能传NULL
assert(!QueueEmpty(pq)); //队列不能为空
QueueNode* del = pq->phead;
pq->phead = pq->phead->next;
if (pq->size == 1) //队列只有一个节点
{
pq->ptial = NULL;
}
pq->size--;
free(del);
del = NULL;
}
2.2.5、取队头数据
取队头的数据返回
cpp
//取队头数据
QType QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq); //不能传NULL
assert(!QueueEmpty(pq)); //队列不能为空
return pq->phead->data;
}
2.2.6、取队尾数据
取队尾数据返回
cpp
//取队尾数据
QType QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq); //不能传NULL
assert(!QueueEmpty(pq)); //队列不能为空
return pq->ptial->data;
}
2.2.7、获取队列数据个数
获取队列数据个数,这里实现队列时,定义了一个结构体成员size记录队列数据个数。
cpp
//获取队列数据个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
assert(pq); //不能传NULL
return pq->size;
}
2.2.8、销毁队列
队列是由链表实现的,而链表是动态开辟的内存,记得释放。
cpp
//销毁队列
void QueueDesTroy(Queue* pq)
{
assert(pq); //不能传NULL
assert(!QueueEmpty(pq)); //队列不能为空
QueueNode* pcur = pq->phead;
while (pcur)
{
QueueNode* del = pcur;
pcur = pcur->next;
free(del);
del = NULL;
}
pq->phead = pq->ptial = NULL;
pq->size = 0;
}
感谢各位大佬支持并指出问题,
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