数据结构之栈和队列

发布于:2024-04-08 ⋅ 阅读:(65) ⋅ 点赞:(0)

1.前言

大家好久不见,这段时间由于忙去了。就没有即使维护我的博客,先给大家赔个不是。

我们还是规矩不乱,先赞后看~

今天讲的内容是数据结构中非常重要的一个部分:栈和队列。它在今后的学习中也会再次出现(c++)话不多说,直接进入正题!

2.栈

2.1栈的概念和结构

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(Last In First Out)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。

2.2栈的实现

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。

// 下面是定长的静态栈的结构,实际中一般不实用,所以我们主要实现下面的支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
#define N 10
typedef struct Stack
{
STDataType _a[N];
int _top; // 栈顶
}Stack;
// 支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* _a;
int _top; // 栈顶
int _capacity; // 容量
}Stack;
// 初始化栈
void StackInit(Stack* ps);
// 入栈
void StackPush(Stack* ps, STDataType data);
// 出栈
void StackPop(Stack* ps);
// 获取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* ps);
// 获取栈中有效元素个数
int StackSize(Stack* ps);
// 检测栈是否为空,如果为空返回非零结果,如果不为空返回0
int StackEmpty(Stack* ps);
// 销毁栈
void StackDestroy(Stack* ps);

接下来是各个函数的实现过程:

#include"stack.h"


int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);

	return pst->top;//?
}

void STInit(ST* pst)
{
	assert(pst);
	pst->a = NULL;
	//pst->top = -1;//与栈顶元素精准对齐(先++,再放数据);若指向栈顶元素的下一个位置 --- top = 0(不合理)
	pst->top = 0;//指向栈顶数据的下一个位置
	 
	pst->capacity = 0;
}
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
	if (pst->top == pst->capacity)
	{
		int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;//capacity=0 --- 直接赋为4;不是0就二倍
		STDataType* tmp = realloc(pst->a, newcapacity * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}

		pst->a = tmp;
		pst->capacity = newcapacity;
	}

	pst->a[pst->top] = x;//把x放到栈顶
	pst->top++;
}

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

	if (pst->top == 0)
	{
		return true;
	}

	else
	{
		return false; 
	}
}

void STPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!STEmpty(pst));

	pst->top--;
}
void STDestroy(ST* pst)
{
	assert(pst);

	free(pst->a);
	pst->a = NULL;
	pst->top = 0;
	pst->capacity = 0;
}
STDataType STTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!STEmpty(pst));

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

3.队列

3.1队列的概念和结构

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。

3.2队列的实现

队列也可以数组和链表的结构实现,使用链表的结构实现更优一些,因为如果使用数组的结构,出队列在数组头上出数据,效率会比较低。

// 链式结构:表示队列
typedef struct QListNode
{
struct QListNode* _pNext;
QDataType _data;
}QNode;
// 队列的结构
typedef struct Queue
{
QNode* _front;
QNode* _rear;
}Queue;
// 初始化队列
void QueueInit(Queue* q);
// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* q, QDataType data);
// 队头出队列
void QueuePop(Queue* q);
// 获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* q);
// 获取队列队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* q);
// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* q);
// 检测队列是否为空,如果为空返回非零结果,如果非空返回0
int QueueEmpty(Queue* q);
// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* q);

具体函数实现如下:

#include"queue.h"

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->size == 0;
	//return pq->phead == NULL && pq->ptail == NULL;
}

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);

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

	QNode* cur = pq;
	QNode* next = NULL;
	while (cur && next)
	{
		next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}

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

	if (pq->phead == NULL)
	{
		assert(pq->ptail == NULL);

		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}

	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}

	pq->size++;
}
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	//1个结点
	//多个节点
	if (pq->phead->next == NULL)
	{
		free(pq->phead);
		pq->phead = pq->ptail = NULL;
	}
	else
	{
		//头删
		QNode* next = pq->phead->next;
		free(pq->phead);
		pq->phead = next;
	}
	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);

	return pq->size;
}

4.小结

以上就是栈和队列的基础知识点,还需要多刷题来巩固基础知识,各位有什么不懂的尽管在评论区留言,博主一定尽全力来给大家解答,谢谢大家,我们下篇见~


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