一、栈
1. 栈的概念
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. 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。以下用数组实现栈，我们实现基本的功能，如初始化，进栈，出栈，获取栈顶的元素等等，下面参考具体的实现功能：
（1）函数的声明
#pragma once #include <stdlib.h> #include <stdbool.h> #include <assert.h> #include <stdio.h> //栈---用顺序表实现 typedef int STDataType; typedef struct Stack { STDataType* stack; int top; int capacity; }ST; //初始化栈 void STInit(ST* pst); //判断是否为空栈 bool STIsEmpty(ST* pst); //进栈 void STPushTop(ST* pst,STDataType x); //出栈 void STPopTop(ST* pst); //获取栈顶的元素 STDataType STTop(ST* pst); //销毁栈 void STDestroy(ST* pst); //查看栈的长度 int STSize(ST* pst);
（2）函数的实现
//初始化 void STInit(ST* pst) { assert(pst); pst->stack = NULL; pst->top = 0; pst->capacity = 0; } //判断是否为空栈 bool STIsEmpty(ST* pst) { return pst->top == 0; } //进栈 void STPushTop(ST* pst, STDataType x) { assert(pst); //检查容量 if (pst->top == pst->capacity) { int len = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2; STDataType* newstack = (STDataType*)realloc(pst->stack,sizeof(ST) * len); assert(newstack); pst->capacity = len; pst->stack = newstack; } pst->stack[pst->top] = x; pst->top++; } //出栈 void STPopTop(ST* pst) { assert(pst); assert(!STIsEmpty(pst)); pst->top--; } //获取栈顶的元素 STDataType STTop(ST* pst) { assert(pst); assert(!STIsEmpty(pst)); return pst->stack[pst->top - 1]; } //销毁栈 void STDestroy(ST* pst) { assert(pst); free(pst->stack); pst->stack = NULL; pst->capacity = pst->top = 0; } //查看栈的长度 int STSize(ST* pst) { assert(pst); return pst->top; }
（3）测试栈的实现
void TestStack() { ST st; STInit(&st); STPushTop(&st, 1); STPushTop(&st, 2); STPushTop(&st, 3); STPushTop(&st, 4); STPopTop(&st); //查看出栈顺序 while (!STIsEmpty(&st)) { printf("%d ", STTop(&st)); STPopTop(&st); } STDestroy(&st); } int main() { //测试栈 TestStack(); return 0; }
二、队列
1. 队列的概念
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。
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。以下用链表实现队列，同样地实现基本的功能，如初始化，入队，出队，获取队头的元素等等，下面参考具体的实现功能：
（1）函数的声明
//队列---用单链表实现 typedef int QDataType; //每个节点的结构体 typedef struct QueueNode { struct QueueNode* next; QDataType data; }QNode; //队列的结构体 typedef struct Queue { QNode* phead; QNode* ptail; QDataType size; }Queue; //初始化队列 void QueueInit(Queue* pq); //入队 void QueuePush(Queue* pq, QDataType x); //出队 void QueuePop(Queue* pq); //获取队头的元素 QDataType QueueFront(Queue* pq); //获取队尾的元素 QDataType QueueBack(Queue* pq); //判断队列是否为空 bool QIsEmpty(Queue* pq); //获取队列的长度 int Qsize(Queue* pq); //释放队列 void QueueDestroy(Queue* pq);
（2）函数的实现
//初始化队列 void QueueInit(Queue* pq) { assert(pq); pq->phead = NULL; pq->ptail = NULL; pq->size = 0; } //入队 void QueuePush(Queue* pq, QDataType x) { assert(pq); //新节点 QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode)); assert(newnode); newnode->data = x; newnode->next = NULL; //队列为空 if (pq->ptail == NULL) { assert(pq->phead == NULL); pq->phead = pq->ptail = newnode; } //队列不为空 else { pq->ptail->next = newnode; pq->ptail = newnode; } pq->size++; } //出队 void QueuePop(Queue* pq) { assert(pq); assert(!QIsEmpty(pq)); //一个节点 if (pq->phead->next == NULL) { free(pq->phead); pq->phead = pq->ptail = NULL; } //多个节点 else { //头删 QNode* next = pq->phead->next; free(pq->phead); pq->phead = next; } pq->size--; } //获取队头 QDataType QueueFront(Queue* pq) { assert(pq); assert(!QIsEmpty(pq)); return pq->phead->data; } //获取队尾 QDataType QueueBack(Queue* pq) { assert(pq); assert(!QIsEmpty(pq)); return pq->ptail->data; } //判断队列是否为空 bool QIsEmpty(Queue* pq) { assert(pq); return pq->phead == NULL && pq->ptail == NULL; } //获取队列的长度 int Qsize(Queue* pq) { assert(pq); return pq->size; } //释放队列 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; }
（3）测试队列的实现
void TestQueue() { Queue q; QueueInit(&q); QueuePush(&q, 1); QueuePush(&q, 2); QueuePush(&q, 3); QueuePush(&q, 4); //查看队列 while (!QIsEmpty(&q)) { printf("%d ", QueueFront(&q)); QueuePop(&q); } printf("\n"); QueueDestroy(&q); } int main() { //测试队列 TestQueue(); return 0; }
