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1.栈(stack)
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。
1.1 模拟实现
对于栈来说,咱们选择数组作为他的底层实现逻辑,原因如下:
1.栈只需要对一端进行输入输出,也就是说只需要确保输入输出那一端的实现的时间复杂度最小即可,咱们又知道数组与链表对于一端的输入输出,时间复杂度都是O(1),但是呢,比如:由于数组空间是连续的,所以说,数组直接top--,top++,即可。
2.而你的链表还需要考虑申请新结点,释放的时候别忘了将已释放的结点置为空(性能损耗)。
3.并且,数组实现可以确保cpu缓存命中率高,起码比链表要高。链表还可能出现缓存污染等问题。
所以,结合以上观点,用数组去实栈确实很方便。
1.1.1 定义栈
1.1.2 初始化栈
1.1.3 销毁栈
1.1.4 入栈----栈顶
别忘了将栈顶的位置更新一下。
1.1.5 判栈空
1.1.6 出栈——栈顶
同样,直接top--即可,也算是更新了栈顶的元素位置。
1.1.7 取栈顶数据
1.1.8 取栈的有效数据个数
栈的实现也是非常的简单,接下来看队列。
2.队列(queue)
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
所以说队列是个两头操作的。
2.1 模拟实现
那么队列的实现咱们是用链表还是数组呢?咱们先来分析一下:
1.如果说使用数组:队列是两头操作的,对于插入那一头来说好办,时间复杂度是O(1),但是对于出队列的那一头呢?就是不太友好了,因为你得删除数据后,挪动数据,挪动数据的时间复杂度是O(n),不是我们想要的。
2.单链表:跟数组一样的,对于删除操作,时间复杂度是O(1),但是对于插入操作,得找到链表的尾部,又因为这是个单向链表,所以说又得循环遍历,找出链表的尾部,再进行插入,那这个时间复杂度是不是就是O(n)了,也不是咱们想要的。
3.哎,那么这个时候,就有人想到了,咱们用两头带指针的链表不就可以了吗?聪明,就是这样的,这样的话,对于两头的操作时间复杂度都是O(1),就是咱们想要的。
4.那么底层使用链表实现的,链表是由一个一个的结点构成的,这下子脑中就有清晰的思路了吧。
2.1.1 定义队列
2.1.2 初始化队列
2.1.3 销毁队列
看这个销毁代码熟悉不,没错,这个就是咱们单链表也用的销毁代码,循环销毁。
2.1.4 插入数据
若队列为空(
phead == NULL
),新节点同时作为队头和队尾。否则,将新节点链接到队尾,并更新
ptail
。
2.1.5 判断队列是否为空
2.1.6 出队列
- 检查队列是否为空(
size == 0
或phead == NULL
),避免空指针访问。若出队后队列为空,需将
ptail
置为NULL
,防止野指针。更新size。
2.1.7 取队头数据
2.1.8 取队尾数据
2.1.9 有效元素个数
这个实现是不是也跟咱们的链表有异曲同工之妙。
OK,本篇完..................
本篇为C++的stack与queue打基础。