数据结构:栈和队列(超详细)

简介: 数据结构:栈和队列(超详细)



栈:

栈的概念及结构:

       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。一般用在1.公平性排队(抽号机);2.BFS(广度优先遍历)。

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。

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。链的尾插需要调动更多的数据过程中有更多的消耗

// 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 );

//初始化栈

//初始化
void SLInit(SL* ps)
{
  assert(ps);
  ps->a = NULL;
  ps->capacity = ps->top = 0;
}

//入栈

//入栈
void SLPush(SL* ps, STDataType x)
{
  assert(ps);
  //栈顶=容量说明需要扩容
  if (ps->capacity == ps->top)
  {
    int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
    STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a,sizeof(STDataType) * newcapacity);
    if (tmp == NULL)
    {
      perror("realloc fail");
      exit(-1);
    }
    ps->capacity = newcapacity;
    ps->a = tmp;
  }
  ps->a[ps->top] = x;
  //后缀++方便下一次入栈和打印栈顶
  ps->top++;
}

//出栈

//出栈
void SLPop(SL* ps)
{
  assert(ps);
  //为空情况“0”
  assert(ps->top > 0);
  //
  --ps->top;
}

//获得栈顶元素

//获得栈顶元素
STDataType SLTTop(SL* ps)
{
  assert(ps);
  //为空情况“0”
  assert(ps->top > 0);
  int n = (ps->top) - 1;
  return ps->a[n];
}

//获取栈中有效元素个数

//获取栈中有效元素个数
int SLSize(SL* ps)
{
  assert(ps);
  return ps->top;
}

//销毁栈

//销毁栈
void SLDestroy(SL* ps)
{
  assert(ps);
  //开辟数组优势:一次全部释放
  free(ps->a);
  ps->a = NULL;
  ps->capacity = ps->top = 0;
}

// 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

// 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
bool SLEmpty(SL* ps)
{
  assert(ps);
  //为“0”说明为NULL
  if (ps->top == 0)
  {
    return true;
  }
  return false;
}

队列:

队列的概念及结构:

      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。

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 );

//初始化

//初始化
void QueueInit(Que* pq)
{
  assert(pq);
  pq->head = pq->tail = NULL;
  pq->size = 0;
}

//入列

//入列
void QueuePush(Que* pq, Qdatatype x)
{
  assert(pq);
  //开辟队列结构动态内存
  Qnode* newnode = (Qnode*)malloc(sizeof(Qnode));
  if (newnode == NULL)
  {
    perror("malloc fail");
    exit(-1);
  }
  newnode->data = x;
  newnode->next = NULL;
  //第一次或N+1次
  if (pq->tail == NULL)
  {
    pq->head = pq->tail = newnode;
  }
  else
  {
    pq->tail->next = newnode;
    pq->tail = newnode;
  }
  pq->size++;
}

//出列

//出列
void QueuePop(Que* pq)
{
  assert(pq);
  assert(!QueueEmpty(pq));
  
  if (pq->head->next == NULL)
  {
    //就剩下一个
    free(pq->head);
    pq->head = pq->tail = NULL;
  }
  else
  {
    //剩下两个及以上
    Que * del = pq->head;
    pq->head = pq->head->next;
    free(del);
    }
  pq->size--;
}

// 获取队列头部元素

// 获取队列头部元素 
Qdatatype QueueFront(Que* pq)
{
  assert(pq);
  assert(!QueueEmpty(pq));
  return pq->head->data;
}

// 获取队列队尾元素

// 获取队列队尾元素 
Qdatatype QueueBack(Que* pq)
{
  assert(pq);
  assert(!QueueEmpty(pq));
  return pq->tail->data;
}

// 获取队列中有效元素个数

// 获取队列中有效元素个数 
int QueueSize(Que* pq)
{
  assert(pq);
  return pq->size;
}

// 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

// 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(Que* pq)
{
  assert(pq);
  return pq->head == NULL;
}

//销毁

//销毁
void QueueDestroy(Que* pq)
{
  assert(pq);
  while (pq->head)
  {
    Que* del = pq->head->next;
    free(pq->head);
    pq->head = del;
    pq->size--;
  }
  pq->head = pq->tail = NULL;
}

扩展知识:

       队列适合使用链表实现,使用顺序结构(即固定的连续空间)实现时会出现假溢出的问题,因此大佬们设计出了循环队列,循环队列就是为了解决顺序结构实现队列假溢出问题的

      循环队列:实际中我们有时还会使用一种队列叫循环队列。如操作系统课程讲解生产者消费者模型时可以就会使用循环队列。环形队列可以使用数组实现,也可以使用循环链表实现。

       同时指向一个位置为空rear(尾)的下一个位置为front(头)时说明已经填满此处是多开辟了一个空间来做判断是否为满 !!!

以上就是个人学习线性表的个人见解和学习的解析,欢迎各位大佬在评论区探讨!

感谢大佬们的一键三连! 感谢大佬们的一键三连! 感谢大佬们的一键三连!

                                             

目录
相关文章
|
1月前
|
C语言
【数据结构】栈和队列(c语言实现)(附源码)
本文介绍了栈和队列两种数据结构。栈是一种只能在一端进行插入和删除操作的线性表,遵循“先进后出”原则;队列则在一端插入、另一端删除,遵循“先进先出”原则。文章详细讲解了栈和队列的结构定义、方法声明及实现,并提供了完整的代码示例。栈和队列在实际应用中非常广泛,如二叉树的层序遍历和快速排序的非递归实现等。
197 9
|
1月前
|
存储 算法
非递归实现后序遍历时,如何避免栈溢出?
后序遍历的递归实现和非递归实现各有优缺点,在实际应用中需要根据具体的问题需求、二叉树的特点以及性能和空间的限制等因素来选择合适的实现方式。
32 1
|
26天前
|
存储 缓存 算法
在C语言中,数据结构是构建高效程序的基石。本文探讨了数组、链表、栈、队列、树和图等常见数据结构的特点、应用及实现方式
在C语言中,数据结构是构建高效程序的基石。本文探讨了数组、链表、栈、队列、树和图等常见数据结构的特点、应用及实现方式,强调了合理选择数据结构的重要性,并通过案例分析展示了其在实际项目中的应用,旨在帮助读者提升编程能力。
49 5
|
1月前
|
存储 算法 Java
数据结构的栈
栈作为一种简单而高效的数据结构,在计算机科学和软件开发中有着广泛的应用。通过合理地使用栈,可以有效地解决许多与数据存储和操作相关的问题。
|
1月前
|
存储 JavaScript 前端开发
执行上下文和执行栈
执行上下文是JavaScript运行代码时的环境,每个执行上下文都有自己的变量对象、作用域链和this值。执行栈用于管理函数调用,每当调用一个函数,就会在栈中添加一个新的执行上下文。
|
1月前
|
存储
系统调用处理程序在内核栈中保存了哪些上下文信息?
【10月更文挑战第29天】系统调用处理程序在内核栈中保存的这些上下文信息对于保证系统调用的正确执行和用户程序的正常恢复至关重要。通过准确地保存和恢复这些信息,操作系统能够实现用户模式和内核模式之间的无缝切换,为用户程序提供稳定、可靠的系统服务。
51 4
|
1月前
|
算法 安全 NoSQL
2024重生之回溯数据结构与算法系列学习之栈和队列精题汇总(10)【无论是王道考研人还是IKUN都能包会的;不然别给我家鸽鸽丢脸好嘛?】
数据结构王道第3章之IKUN和I原达人之数据结构与算法系列学习栈与队列精题详解、数据结构、C++、排序算法、java、动态规划你个小黑子;这都学不会;能不能不要给我家鸽鸽丢脸啊~除了会黑我家鸽鸽还会干嘛?!!!
|
1月前
|
算法
数据结构之购物车系统(链表和栈)
本文介绍了基于链表和栈的购物车系统的设计与实现。该系统通过命令行界面提供商品管理、购物车查看、结算等功能,支持用户便捷地管理购物清单。核心代码定义了商品、购物车商品节点和购物车的数据结构,并实现了添加、删除商品、查看购物车内容及结算等操作。算法分析显示,系统在处理小规模购物车时表现良好,但在大规模购物车操作下可能存在性能瓶颈。
49 0
|
2月前
数据结构(栈与列队)
数据结构(栈与列队)
23 1
|
2月前
|
算法 程序员 索引
数据结构与算法学习七:栈、数组模拟栈、单链表模拟栈、栈应用实例 实现 综合计算器
栈的基本概念、应用场景以及如何使用数组和单链表模拟栈,并展示了如何利用栈和中缀表达式实现一个综合计算器。
48 1
数据结构与算法学习七:栈、数组模拟栈、单链表模拟栈、栈应用实例 实现 综合计算器