[C语言]栈与队列——喵喵队，冲冲冲-Toy模板网

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前言

栈

栈的实现

队列

队列的实现

总结

前言

实践，实践，实践，多练几遍力扣，牛客的题。落实到脚下。

栈

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。

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c语言喵喵喵,喵霸成长记之数据结构篇,【C语言】小猫猫大课堂,数据结构 Push:进，Pop:出

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。

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#include "common.h"

typedef int STDataType;
typedef struct Satck
{
	STDataType* _a;
	int _top;
	int _capacity;
}Stack;

void StackInit(Stack* ps, int n);
void StackPush(Stack* ps, STDataType x);
void StackPop(Stack* ps);
STDataType StackTop(Stack* ps);
int StackSize(Stack* ps);
// 空 0 非空1
int StackEmpty(Stack* ps);

void StackTest();

#include "Stack.h"

void StackInit(Stack* ps, int n)
{
	assert(ps);
	ps->_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType)*n);
	ps->_top = 0;
	ps->_capacity = n;
}

void StackPush(Stack* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->_top == ps->_capacity)
	{
		ps->_a = (STDataType*)realloc(ps->_a, ps->_capacity * 2*sizeof(STDataType));
		ps->_capacity *= 2;
	}

	ps->_a[ps->_top] = x;
	ps->_top++;
}

void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->_top > 0)
	{
		ps->_top--;
	}
}

STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps);

	return ps->_a[ps->_top - 1];
}

int StackSize(Stack* ps)
{
	assert(ps);

	return ps->_top;
}

int StackEmpty(Stack* ps)
{
	assert(ps);

	return ps->_top == 0 ? 0 : 1;
}

void StackTest()
{
	Stack s;
	StackInit(&s, 3);

	StackPush(&s, 1);
	StackPush(&s, 2);
	StackPush(&s, 3);
	StackPush(&s, 4);
	
	while (StackEmpty(&s))
	{
		printf("top:%d\n", StackTop(&s));
		StackPop(&s);
	}
}

队列

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

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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。

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#include "common.h"

typedef int QUDataType;

typedef struct QueueNode
{
	QUDataType _data;
	struct QueueNode* _next;
}QueueNode;

typedef struct Queue
{
	QueueNode* _front;
	QueueNode* _rear;
}Queue;

void QueueInit(Queue* q);
void QueueDestory(Queue* q);

void QueuePush(Queue* q, QUDataType x);
void QueuePop(Queue* q);
int QueueSize(Queue* q);
int QueueEmpty(Queue* q);
QUDataType QueueFront(Queue* q);
QUDataType QueueBack(Queue* q);
void QueueTest();

#include "Queue.h"

void QueueInit(Queue* q)
{
	assert(q);
	q->_front = q->_rear = NULL;
}

void QueueDestory(Queue* q)
{
	assert(q);
	QueueNode* cur = q->_front;
	while (cur)
	{
		QueueNode* next = cur->_next;
		free(cur);
		cur = next;
	}

	q->_front = q->_rear = NULL;
}

QueueNode* BuyQueueNode(QUDataType x)
{
	QueueNode* node = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
	node->_data = x;
	node->_next = NULL;
	return node;
}

void QueuePush(Queue* q, QUDataType x)
{
	assert(q);
	if (q->_front == NULL)
	{
		q->_front = q->_rear = BuyQueueNode(x);
	}
	else
	{
		q->_rear->_next = BuyQueueNode(x);
		q->_rear = q->_rear->_next;
	}
}

void QueuePop(Queue* q)
{
	if (q->_front)
	{
		QueueNode* next = q->_front->_next;
		free(q->_front);
		q->_front = next;

		if (q->_front == NULL)
		{
			q->_rear = NULL;
		}
	}
}

int QueueSize(Queue* q)
{
	assert(q);
	int size = 0;
	QueueNode* cur = q->_front;
	while (cur)
	{
		++size;
		cur = cur->_next;
	}

	return size;
}

int QueueEmpty(Queue* q)
{
	assert(q);
	return q->_front == NULL ? 0 : 1;
}

QUDataType QueueFront(Queue* q)
{
	assert(q);
	return q->_front->_data;
}

QUDataType QueueBack(Queue* q)
{
	assert(q);

	return q->_rear->_data;
}

void QueueTest()
{
	Queue q;
	QueueInit(&q);
	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	QueuePush(&q, 4);

	while (QueueEmpty(&q))
	{
		printf("fornt:%d\n", QueueFront(&q));
		QueuePop(&q);
	}
}

另外扩展了解一下，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。

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20. 有效的括号

给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串 s ，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：

左括号必须用相同类型的右括号闭合。
左括号必须以正确的顺序闭合。
每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。

示例 1：

输入：s = "()"
输出：true

示例 2：

输入：s = "()[]{}"
输出：true

示例 3：

输入：s = "(]"
输出：false

有效的括号直达链接

char pairs(char a) {
    if (a == '}') return '{';
    if (a == ']') return '[';
    if (a == ')') return '(';
    return 0;
}

bool isValid(char* s) {
    int n = strlen(s);
    if (n % 2 == 1) {
        return false;
    }
    int stk[n + 1], top = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        char ch = pairs(s[i]);
        if (ch) {
            if (top == 0 || stk[top - 1] != ch) {
                return false;
            }
            top--;
        } else {
            stk[top++] = s[i];
        }
    }
    return top == 0;
}