【数据结构】栈和队列

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、栈

1.1 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

生活中的栈：盘子，书堆等

1.1 栈的实现

1.1.1栈的接口

#pragma once
#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;
 //栈的初始化
void StackInit(ST* ps);
//栈的销毁
void  StackDestroy(ST* ps);
//栈的插入
void  Stcakpush(ST* ps, STDataType x);
//栈的删除，只能在栈顶进行删除
void  Stackpop(ST* ps);
//查看栈顶元素
STDataType  StackTop(ST* ps);
//判断栈为空？
bool StackEmpty(ST* ps);
//获取栈里面有多少数据
int  StackSize(ST* ps);

1.1.2接口的实现

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include"Stack.h"
//栈的初始化
void StackInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = 0;

}
//栈的销毁
void  StackDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}
//栈的插入
void  Stcakpush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->capacity == ps->top)
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		STDataType* tmp = realloc(ps->a,sizeof(ps->a)*newcapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			printf("realloc fail\n");
			exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}
//栈的删除，只能在栈顶进行删除
void  Stackpop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	ps->top--;
}
//查看栈顶元素
STDataType  StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	return ps->a[ps->top - 1];
}
//判断栈为空？
bool StackEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->top >0)
	{
		return false;
	}
	return true;
	//或者直接
	//return ps->top == 0;
}

//获取栈里面有多少数据
int  StackSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

二、队列

2.1 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

2.2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

2.1.1 队列的接口

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>
//前置声明
struct BinaryTreeNode;
typedef  struct BinaryTreeNode* QDataType;
typedef  struct QueueNode
{
	QDataType* Data;
	struct QueueNode* next;
}QNode;

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

//队列初始化
void QueueInit(Queue* q);
// 销毁队列
void QueueDestroy(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);

2.1.2 接口的实现

#include "Queue.h"
//队列初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->tail = pq->head = NULL;
}

// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	if (cur == NULL)
	{
		return;
	}
	//判断最后一个的下一个是否为空，以防最后一个没删
	while (cur->next != NULL)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
}
// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType data)
{
	assert(pq);
	QNode* NewNode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));

	if (NewNode == NULL)
	{
		printf("malloc fail\n");
		exit(-1);
	}
	NewNode->Data = data;
	NewNode->next = NULL;
	if (pq->tail == NULL)
	{
		pq->head = pq->tail = NewNode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = NewNode;
		pq->tail = NewNode;
	}
}
// 队头出队列
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	if (pq->head->next == NULL)
	{
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* Newhead = pq->head->next;
		free(pq->head);
		pq->head = Newhead;
	}
}


// 获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->head->Data;
}
// 获取队列队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->tail->Data;
}
// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{

	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	int size = 0;
	while(cur)
	{
		size++;
		cur = cur->next;
	}
	return 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 
int QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	if (pq->head == NULL)
	{
		return 1;
	}
	else
	{
		return 0;
	}
}