一、栈
1.栈的概念及结构
(1)栈的概念
栈是一种特殊的线性表,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)栈的结构
2.栈的实现
(1)类型和函数的声明
栈的结构与顺序表相同,也是用数组。因为栈的特点是出栈、入栈在同一位置,所以用数组尾插更方便。
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* data;
int top;
int capacity;
}ST;
//初始化
void STInit(ST* ps);
//销毁
void STDestroy(ST* ps);
//入栈
void STPush(ST* ps, STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* ps);
//检查是否为空
bool STEmpty(ST* ps);
//获取栈的元素个数
int STSize(ST* ps);
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps);
(2)初始化栈
void STInit(ST* ps)
{
assert(ps);
ps->data = NULL;
ps->capacity = 0;
ps->top = 0;
}
(3)销毁
void STDestroy(ST* ps)
{
assert(ps);
free(ps->data);
ps->data = NULL;
ps->capacity = 0;
ps->top = 0;
}
(4)入栈
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
if (ps->top == ps->capacity)
{
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->data, sizeof(STDataType) * newcapacity);
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
exit(-1);
}
ps->data = tmp;
ps->capacity = newcapacity;
}
ps->data[ps->top] = x;
ps->top++;
}
(5)出栈
void STPop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);
ps->top--;
}
(6)检查是否为空
bool STEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
(7)获取栈的元素个数
int STSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
(8)获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);
return ps->data[ps->top - 1];
}
二、栈的全部代码
1.Stack.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* data;
int top;
int capacity;
}ST;
//初始化
void STInit(ST* ps);
//销毁
void STDestroy(ST* ps);
//入栈
void STPush(ST* ps, STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* ps);
//检查是否为空
bool STEmpty(ST* ps);
//获取栈的元素个数
int STSize(ST* ps);
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps);
2Stack.c
#include "Stack.h"
//初始化
void STInit(ST* ps)
{
assert(ps);
ps->data = NULL;
ps->capacity = 0;
ps->top = 0;
}
//销毁
void STDestroy(ST* ps)
{
assert(ps);
free(ps->data);
ps->data = NULL;
ps->capacity = 0;
ps->top = 0;
}
//入栈
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
if (ps->top == ps->capacity)
{
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->data, sizeof(STDataType) * newcapacity);
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
exit(-1);
}
ps->data = tmp;
ps->capacity = newcapacity;
}
ps->data[ps->top] = x;
ps->top++;
}
//出栈
void STPop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);
ps->top--;
}
//检查是否为空
bool STEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
//获取栈的元素个数
int STSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top > 0);
return ps->data[ps->top - 1];
}
3.Test.c
#include "Stack.h"
void test()
{
ST st;
STInit(&st);
STPush(&st, 1);
STPush(&st, 2);
STPush(&st, 3);
STPush(&st, 4);
STPush(&st, 5);
while (!STEmpty(&st))
{
printf("%d ", STTop(&st));
STPop(&st);
}
STDestroy(&st);
}
int main()
{
test();
return 0;
}
三、队列
1.队列的概念及结构
(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)队列的结构
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。
(1)类型和函数的声明
队列除了节点的结构体以外,还要再创建一个结构体,方便找到尾指针。
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
QDataType data;
struct QueueNode* next;
}QNode;
typedef struct Queue
{
QNode* head;
QNode* tail;
int size;
}Que;
//初始化
void QueInit(Que* pq);
//销毁
void QueDestroy(Que* pq);
//入队
void QuePush(Que* pq, QDataType x);
//出队
void QuePop(Que* pq);
//获取头部元素
QDataType QueFront(Que* pq);
//获取队尾元素
QDataType QueBack(Que* pq);
//获取元素个数
int QueSize(Que* pq);
//检查是否为空
bool QueEmpty(Que* pq);
(2)初始化队列
void QueInit(Que* pq)
{
assert(pq);
pq->head = NULL;
pq->tail = NULL;
pq->size = 0;
}
(3)销毁
void QueDestroy(Que* pq)
{
assert(pq);
QNode* cur = pq->head;
while (cur)
{
QNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->head = pq->tail = NULL;
pq->size = 0;
}
(4)入队
入队相当于尾插,因为只有一个入口插入节点,所以直接在这个函数创建一个新节点。分两种情况:刚开始没有节点尾插、已有节点再尾插。
void QuePush(Que* pq, QDataType x)
{
assert(pq);
QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
if (pq->tail == NULL)
{
pq->head = pq->tail = newnode;
}
else
{
pq->tail->next = newnode;
pq->tail = newnode;
}
pq->size++;
}
(5)出队
出队相当于头删。如果没有节点,就不能再删了,所以要断言检查是否为空。这里的头删也要分两种情况:只有一个节点、一个以上的节点。文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-668855.html
void QuePop(Que* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueEmpty(pq));
if (pq->head->next == NULL)
{
free(pq->head);
pq->head = pq->tail = NULL;
}
else
{
QNode* next = pq->head->next;
free(pq->head);
pq->head = next;
}
pq->size--;
}
(6)获取头部元素
QDataType QueFront(Que* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueEmpty(pq));
return pq->head->data;
}
(7)获取队尾元素
QDataType QueBack(Que* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueEmpty(pq));
return pq->tail->data;
}
(8)获取元素个数
int QueSize(Que* pq)
{
assert(pq);
return pq->size;
}
(9)检查是否为空
bool QueEmpty(Que* pq)
{
assert(pq);
return pq->head == NULL;
}
四、队列的全部代码
1.Queue.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
QDataType data;
struct QueueNode* next;
}QNode;
typedef struct Queue
{
QNode* head;
QNode* tail;
int size;
}Que;
//初始化
void QueInit(Que* pq);
//销毁
void QueDestroy(Que* pq);
//入队
void QuePush(Que* pq, QDataType x);
//出队
void QuePop(Que* pq);
//获取头部元素
QDataType QueFront(Que* pq);
//获取队尾元素
QDataType QueBack(Que* pq);
//获取元素个数
int QueSize(Que* pq);
//检查是否为空
bool QueEmpty(Que* pq);
2.Queue.c
#include "Queue.h"
//初始化
void QueInit(Que* pq)
{
assert(pq);
pq->head = NULL;
pq->tail = NULL;
pq->size = 0;
}
//销毁
void QueDestroy(Que* pq)
{
assert(pq);
QNode* cur = pq->head;
while (cur)
{
QNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->head = pq->tail = NULL;
pq->size = 0;
}
//入队
void QuePush(Que* pq, QDataType x)
{
assert(pq);
QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
if (pq->tail == NULL)
{
pq->head = pq->tail = newnode;
}
else
{
pq->tail->next = newnode;
pq->tail = newnode;
}
pq->size++;
}
//出队
void QuePop(Que* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueEmpty(pq));
if (pq->head->next == NULL)
{
free(pq->head);
pq->head = pq->tail = NULL;
}
else
{
QNode* next = pq->head->next;
free(pq->head);
pq->head = next;
}
pq->size--;
}
//获取头部元素
QDataType QueFront(Que* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueEmpty(pq));
return pq->head->data;
}
//获取队尾元素
QDataType QueBack(Que* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueEmpty(pq));
return pq->tail->data;
}
//获取元素个数
int QueSize(Que* pq)
{
assert(pq);
return pq->size;
}
//检查是否为空
bool QueEmpty(Que* pq)
{
assert(pq);
return pq->head == NULL;
}
3.Test.c
#include "Queue.h"
void test()
{
Que q;
QueInit(&q);
QuePush(&q, 1);
QuePush(&q, 2);
QuePush(&q, 3);
QuePush(&q, 4);
QuePush(&q, 5);
while (!QueEmpty(&q))
{
printf("%d ", QueFront(&q));
QuePop(&q);
}
printf("\n");
QueDestroy(&q);
}
int main()
{
test();
return 0;
}
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