1. Toy模板网首页
  2. > Toy博客

【数据结构】栈和队列超详解！(Stack && Queue)

7月前 作者：希 腊 奶 分类：Toy博客 阅读(30) 违法举报

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【数据结构】栈和队列超详解！(Stack && Queue)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

前言

【数据结构】栈和队列超详解！(Stack && Queue),数据结构

一、栈

1、栈的基本概念

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

【数据结构】栈和队列超详解！(Stack && Queue),数据结构

2、栈的实现（数组实现）

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
【数据结构】栈和队列超详解！(Stack && Queue),数据结构

3、栈的基本操作

压栈：栈的插入操作，也叫进栈/入栈/压栈，在栈顶进行数据操作。
出栈：栈的删除操作，也是在栈顶进行数据删除的。

3.1 栈的结构设计

typedef int STDataType;//方便修改类型
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;
	int capacity;
}ST;

3.2 栈常见的基本函数接口

//初始化
void STInit(ST* pst);
//销毁栈
void STDestroy(ST* pst);
//入栈
void STPush(ST* pst, STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* pst);
//判空
bool STEmpty(ST* pst);
//长度
int STSize(ST* pst);
//栈顶
STDataType STTop(ST* pst);

4、栈的实现

4.1 初始化栈

//初始化
void STInit(ST* pst)
{
	assert(pst);
	pst->a = NULL;
	pst->top = 0;//指向栈顶下一个元素,若等于-1则指向栈顶元素，两种任选
	pst->capacity = 0;
}

4.2 栈的销毁

//销毁栈
void STDestroy(ST* pst)
{
	assert(pst);
	tree(pst->a);
	pst->a = NULL;
	pst->top = 0;
	pst->capacity = 0;
}

4.3 入栈

【数据结构】栈和队列超详解！(Stack && Queue),数据结构
代码：

void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
	assert(pst);
	//判断栈是否已满，满了就扩容
	if (pst->top == pst->capacity)
	{
		//使用三目运算符进行第一次开辟空间和后续扩容空间
		int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, sizeof(STDataType) * newcapacity);
		//判断realloc是否开辟成功
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		//赋新值
		pst->a = tmp;
		pst->capacity = newcapacity;
	}
	//插入
	pst->a[pst->top] = x;
	pst->top++;
}

4.4 出栈

【数据结构】栈和队列超详解！(Stack && Queue),数据结构
代码：

//出栈
void STPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(pst->top > 0);
	pst->top--;
}

4.5 判空

//判空
bool STEmpty(ST* pst)
{
	assert(pst);  
	//返回值为0为假，非零为真
	return pst->top == 0;
}

4.6 长度

//长度
int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top;
}

4.7 获取栈顶元素

注意：若栈顶指针初始化为pst->top = 0，即栈顶指针指向栈顶元素的下一个位置，则入栈操作变为pst->a[pst->top++]，出栈操作为pst->a[- -pst->top]。因为栈顶指针若初始化为 0 时，则栈顶指针始终指向顺序栈将要入栈的位置，也就是栈顶指针的下标就是入栈元素的下标。

//栈顶
STDataType STTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->a[pst->top - 1];
}

完整代码

Stack.h

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>

typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;
	int capacity;
}ST;

//初始化
void STInit(ST* pst);
//销毁栈
void STDestroy(ST* pst);
//入栈
void STPush(ST* pst, STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* pst);
//判空
bool STEmpty(ST* pst);
//长度
int STSize(ST* pst);
//栈顶
STDataType STTop(ST* pst);

Stack.c

#include"Stack.h"

//初始化
void STInit(ST* pst)
{
	assert(pst);
	pst->a = NULL;
	pst->top = 0;//指向栈顶下一个元素
	pst->capacity = 0;
}
//销毁栈
void STDestroy(ST* pst)
{
	assert(pst);
	tree(pst->a);
	pst->a = NULL;
	pst->top = 0;
	pst->capacity = 0;
}
//入栈
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
	assert(pst);
	if (pst->top == pst->capacity)
	{
		int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, sizeof(STDataType) * newcapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		pst->capacity = newcapacity;
		pst->a = tmp;
	}
	pst->a[pst->top] = x;
	pst->top++;	
}
//出栈
void STPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(pst->top > 0);
	pst->top--;
}
//判空
bool STEmpty(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top == 0;
}
//长度
int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top;
}
//栈顶
STDataType STTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->a[pst->top - 1];
}

Test.c

#include"Stack.h"

int main()
{
	ST st;
	//初始化
	STInit(&st);
	//插入+删除
	STPush(&st, 1);
	STPush(&st, 2);
	STPush(&st, 3);
	STPush(&st, 4);
	STPush(&st, 5);
	STPop(&st);
	STPop(&st);
	//长度
	STSize(&st);
	//栈顶
	STTop(&st);
	//销毁
	STDestroy(&st);
	return 0;
}

二、队列

1、队列的结构及概念

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
【数据结构】栈和队列超详解！(Stack && Queue),数据结构

2、队列的实现（单链表实现）

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。
【数据结构】栈和队列超详解！(Stack && Queue),数据结构
下面话不多说，直接开始代码实现

1、队列的链式结构设计

//链式结构 表示队列
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType val;                                                                          
}QNode;
//队列的结构
typedef struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;
}Queue;

2、常用的功能接口

//初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//销毁队列
void QueueDeatroy(Queue* pq);
//队尾入列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
//队头出列
void QueuePop(Queue* pq);
//获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* pq);
//获取队列尾部元素
QDataType QueueBack(Queue* pq);
//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 
bool QueueEmpty(Queue* pq);
//获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq);
2.1、初始化队列

只需要将头尾指针都指向空即可，元素个数为零

//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->phead = NULL;
	pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}
2.2、销毁队列

遍历链表，从头到尾依次删除结点，最后将头尾指针指向空，元素个数为0。

//销毁队列
void QueueDeatroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->phead;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->phead = NULL;
	pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
	
}
2.3、入队列

创建新节点，若队列为空，则将头指针和尾指针都指向新创建的节点，若不为空，则尾插，因为是链式存储，所以和单链表的尾插一样，将尾指针的next指向该节点，再把该节点设为新的尾节点

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;

	if (pq->ptail == NULL)
	{
		pq->ptail = pq->phead = newnode;
	}
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}
	pq->size++;
}
2.4、出队列

注意：出列要考虑队列是空还是只有一个结点又或者有多个结点，为空则在代码第一步就报错，若只有一个结点，则直接删除该结点，并将头尾俩指针指向空，若不止一个结点，可以创建一个临时指针来记录当前头指针，然后尾指针往后遍历，再free掉创建的临时指针，并置空

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);
	QNode* del = pq->phead;
	pq->phead = pq->phead->next;
	free(del);
	del = NULL;
	if (pq->phead == NULL)
		pq->ptail = NULL;

	pq->size--;
}
2.5、获取队列头部元素

断言，然后直接返回队头指针指向的节点元素

//获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);
	return pq->phead->val;
}
2.6、获取队列尾部元素

也是一样的，直接返回队尾指针指向的节点元素

//获取队列尾部元素
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);
	return pq->ptail->val;
}
2.7、判空

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


bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->phead == NULL;
}
2.8、获取有效元素个数
//获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size;
}

完整代码

Queue.h

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>

//链式结构 表示队列
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType val;                                                                          
}QNode;
//队列的结构
typedef struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;
}Queue;
//初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//销毁队列
void QueueDeatroy(Queue* pq);
//队尾入列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
//队头出列
void QueuePop(Queue* pq);
//获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* pq);
//获取队列尾部元素
QDataType QueueBack(Queue* pq);
//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 
bool QueueEmpty(Queue* pq);
//获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq);

Queue.c

#include"Queue.h"

//初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->phead = NULL;
	pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}
//销毁队列
void QueueDeatroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->phead;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->phead = NULL;
	pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
	
}
//队尾入列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->next = NULL;
	newnode->val = x;
	if (pq->ptail == NULL)
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		//现在newnode是新的尾结点
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}
	pq->size++;
}
//队头出列
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead); 
	//保存当前节点
	QNode* tmp = pq->phead;
	//phead往下走
	pq->phead = pq->phead->next;
	free(tmp);
	tmp = NULL;
	if (pq->phead = NULL)
	{
		pq->ptail = NULL;
	}
	pq->size--;
}
//获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	assert(pq->phead);
	return pq->phead->val;
}
//获取队列尾部元素
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);
	return pq->ptail;
}
//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 
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->phead == NULL;
}
//获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size;
}

Test.c

#include"Queue.h"

int main()
{
	Queue q;
	QueueInit(&q);
	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	while (!QueueEmpty(&q))
	{
		printf("%d ", QueueFront(&q));
		QueuePop(&q);
	}

	QueueDeatroy(&q);
	return 0;

}

【数据结构】栈和队列超详解！(Stack && Queue),数据结构文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-758215.html

到了这里，关于【数据结构】栈和队列超详解！(Stack && Queue)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处： 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请点击违法举报进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

分享到：
领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 数据结构学习分享之栈和队列详解

    数据结构学习分享之栈和队列详解

    💓博主CSDN主页:杭电码农-NEO💓   ⏩专栏分类:数据结构学习分享⏪   🚚代码仓库:NEO的学习日记🚚   🌹关注我🫵带你了解更多数据结构的知识   🔝🔝 这一节要分享的是一个全新的结构–栈和队列,栈和队列总是会一起出现,因为它们的存储方式刚好相反,一个先进先出一

    2024年02月03日
    浏览(36)
  • Java 数据结构之队列(Queue)详解

    Java 数据结构之队列(Queue)详解

    目录 1、在Java中有哪些常见的队列？ 2、Queue 接口分析 3、Deque 接口分析 4、PriorityQueue 的实现原理详解 5、使用Java数组实现队列的简单示例 1、在Java中有哪些常见的队列？         在Java中，有一些常见的队列实现。下面是其中一些的列举： //队列也是一种线性的数据结构

    2024年02月15日
    浏览(29)
  • 【数据结构】--- 几分钟走进栈和队列(详解-上)

    【数据结构】--- 几分钟走进栈和队列(详解-上)

    👧 个人主页 ：@小沈熬夜秃头中୧⍤⃝❅ 😚 小编介绍 ：欢迎来到我的乱七八糟小星球🌝 📋 专栏 ：数据结构 🔑 本章内容 ：[数据结构]—栈和队列 送给各位 💌：一事无成也代表万事皆有可能 欢迎 评论📝 +点赞👍 +收藏😽 +关注💞哦~ 提示：以下是本篇文章正文内容，

    2024年02月06日
    浏览(22)
  • 【C++】——栈和队列（stack、queue）及优先队列（priority_queue）的介绍和模拟实现

    【C++】——栈和队列（stack、queue）及优先队列（priority_queue）的介绍和模拟实现

    今天我们来学习C++stl六大组件的其中一种，容器适配器，stack、queue及priority_queue都是容器适配器。我们循序渐进，接下来让我们先认识一下什么是容器适配器。 适配器是一种设计模式(设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结)，该

    2024年02月08日
    浏览(32)
  • 【C++】栈和队列（stack and queue）语法使用及实现原理

    【C++】栈和队列（stack and queue）语法使用及实现原理

         本篇文章会对C++中的容器stack和queue用法进行详解，也包含对优先队列（priority_queue）的讲解。同时会模拟实现stack、queue和priority_queue底层。希望本篇文章会对你有所帮助！ 目录 一、stack 栈 1、1 什么是适配器 1、2 stack 语法讲解 1、3 stack 底层实现 1、4 deque 双端队列简单

    2024年02月15日
    浏览(24)

  • 【C++初阶10-stack&queue】STL中的栈和队列（附优先级队列

    本期分享：STL中的栈和队列。 在数据结构初阶时，我们已经学习这来那个两种数据结构，如今来看STL中的，不过是更加标准化。而实现起来，会简单得超乎你想象！ 文中不足错漏之处望请斧正！ STL中的栈和队列是容器适配器。容器适配器是对某种已有容器的再次封装。 比如

    2024年02月06日
    浏览(30)
  • C++ 栈和队列（stack and queue）语法使用及底层实现原理

    C++ 栈和队列（stack and queue）语法使用及底层实现原理

         本篇文章会对C++中的容器stack和queue用法进行详解，也包含对优先队列（priority_queue）的讲解。同时会模拟实现stack、queue和priority_queue底层。希望本篇文章会对你有所帮助！ 目录 一、stack 栈 1、1 什么是适配器 1、2 stack 语法讲解 1、3 stack 底层实现 1、4 deque 双端队列简单

    2024年02月13日
    浏览(26)

  • 【LeetCode】设计数据结构 | List、Stack、Queue、DLinkedList

    设计链表（中等） 707. 设计链表 冗余版 代码复用简化版 用栈实现队列（简单） 232. 用栈实现队列 用队列实现栈（简单） 225. 用队列实现栈 方法一：双队列实现 方法二：单队列实现 设计循环队列（中等） 622. 设计循环队列 使用数组实现 使用链表实现 设计循环双端队列（中

    2024年02月14日
    浏览(21)
  • 【数据结构】栈和队列(队列篇）

    【数据结构】栈和队列(队列篇）

    上期我们已经学习了数据结构中的栈，这期我们开始学习队列。 目录 1.队列的概念及结构 2.队列的实现 队列结构体定义 常用接口函数 初始化队列 队尾入队列 队头出队列 获取队列头部元素、 获取队列队尾元素 获取队列中有效元素个数 检测队列是否为空 销毁队列 3.循环队

    2024年02月13日
    浏览(31)
  • 栈和队列【数据结构】

    栈和队列【数据结构】

    2024年02月16日
    浏览(27)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包，优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包