【数据结构】栈和队列

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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。
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
总的来说栈的特点就是：先进后出

如图：

栈的实现

栈可以用链表或者数组实现，但是相对而言数组的结构更好一点，因为栈只在尾上插入，数组在尾上插入数据的代价较小。

#include 
#include 
#include 
#include 


typedef int STDateType;

typedef struct Stack
{
	STDateType* a;
	//栈顶
	int top;
	//容量
	int capacity;
}ST;

//初始化栈
void StackInit(ST* ps);

//销毁栈
void StackDestroy(ST* ps);

//入栈
void StackPush(ST* ps,STDateType x);

//出栈
void StackPop(ST* ps);

//获取栈顶元素
STDateType StackTop(ST* ps);

//获取栈内元素个数
int StackSize(ST* ps);

//检测栈是否为空，空则返回非零结果，如果不空则返回0
bool StackEmpty(ST* ps);
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#include "stack.h"

void StackInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;//top=-1
	ps->a = NULL;

}

void StackDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);

	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;

}
void StackPush(ST* ps, STDateType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->capacity == ps->top)
	{
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		STDateType* tmp = realloc(ps->a, sizeof(STDateType) * newCapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			printf("realloc fail\n");
			exit(-1);
		}

		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;

	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}

void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps->top > 0);
	assert(ps);

	ps->top--;
}
STDateType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));

	return ps->a[ps->top - 1];
}
int StackSize(ST* ps)
{
	assert(ps);

	return ps->top;
}
bool StackEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);

	return ps->top == 0;
}
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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。
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
总的来说队列的特点就是：先进先出

队列的实现

队列也可以数组和链表的结构实现，但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。

#include 
#include 
#include 
#include 

typedef int QDataType;

typedef struct QueueNode
{
	struct QueueNode* next;
	QDataType data;

}QNode;

typedef struct Queue
{
	QNode* head;
	QNode* tail;

}Queue;

//初始化队列
void QueueInit(Queue* pq);

//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq);

//队尾入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);

//队头出队列
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);

//获取队列中有效元素个数
int QueueSize(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);

//打印
void QueuePrint(Queue* pq);
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#include "Queue.h"

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	pq->head = NULL;
	pq->tail = NULL;
}

void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	QNode* cur = pq->head;
	while (cur != NULL)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}

	pq->head = pq->tail = NULL;

}

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	if (pq->head == NULL)
	{
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}

}

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	//assert(pq->head);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	
	QNode* next = pq->head->next;
	free(pq->head);
	pq->head = next;
	if (pq->head == NULL)
	{
		pq->tail=NULL;
	}
}

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->head->data;
}

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->tail->data;
}

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	int n = 0;
	QNode* cur = pq;
	while (cur->next)
	{
		cur = cur->next;
		n++;
	}
	return n;
}

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->head == NULL;
}

void QueuePrint(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	Queue* cur = pq;
	while (cur->head!=NULL)
	{
		printf("%d ", cur->head->data);
		cur = cur->head;
	}
}
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