栈和队列 | 小赵的学习笔记

栈

栈是一种特殊的线性表，其只允许在固定的一端进行插入删除，进行数据的插入和删除操作的一段称为栈顶，而另一端称为栈底。栈之中的元素遵循后进先出的原则。

压栈：栈的插入操作叫做进栈 / 压栈 / 入栈，入数据在栈顶。
出栈：栈的删除操作叫出栈，出数据也在栈顶。

C语言中栈的实现

栈的实现一般可用数组或链表形式实现，相对而言，数组的结构更好一些，因为数组的尾插时间复杂度为O(1)。
此处用数组实现，代码如下：

头文件

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

// 支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* _a;
	int _top;		// 栈顶
	int _capacity;  // 容量 
}Stack;
// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps);
// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data);
// 出栈 
void StackPop(Stack* ps);
// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps);
// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps);
// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 
int StackEmpty(Stack* ps);
// 销毁栈 
void StackDestroy(Stack* ps);
//扩容
void Realo(Stack* ps);

函数部分

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "stack.h"

// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps)
{
	ps->_capacity = 20;
	ps->_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * ps->_capacity);
	ps->_top = 0;
}
//扩容
void Realo(Stack* ps)
{
	ps->_capacity *= 2;
	ps->_a = (STDataType*)realloc(ps->_a, sizeof(STDataType)* ps->_capacity);
}
// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
	if (ps->_top == ps->_capacity)
	{
		Realo(ps);
	}
	ps->_a[ps->_top] = data;
	ps->_top++;
}
// 出栈 
void StackPop(Stack* ps)
{
	if (ps->_top)
		ps->_top--;
}
// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	if(ps->_top)
		return ps->_a[ps->_top - 1];
	return -1;
}
// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps)
{
	return ps->_top;
}
// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 
int StackEmpty(Stack* ps)
{
	if (ps->_top == 0)
		return 1;
	else
		return 0;
}
// 销毁栈 
void StackDestroy(Stack* ps)
{
	free(ps->_a);
	ps->_a = NULL;
	ps->_capacity = 0;
	ps->_top = 0;
}

队列

队列也是一种特殊的线形表，其只允许在一段插入数据，在另一端删除数据，遵循先进先出的原则

入队：从队尾进行插入数据的操作。
出队：从队头进行数据删除的操作。

C语言中队列的实现

队列的实现可以使用数组和链表，但是使用一个带尾指针的单链表效果更优。
代码如下：

头文件部分

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

typedef int QDataType;
// 链式结构：表示队列 
typedef struct QListNode
{
	struct QListNode* _next;
	QDataType _data;
}QNode;

// 队列的结构 
typedef struct Queue
{
	QNode* _front;
	QNode* _rear;
	size_t size;
}Queue;

// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q);
// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType data);
// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q);
//创建节点
QNode* CreatNode(QDataType data);
// 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);
// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q);

函数部分

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "qnode.h"


// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q)
{
	q->_front = NULL;
	q->_rear = NULL;
	q->size = 0;
}

//创建节点
QNode* CreatNode(QDataType data)
{
	QNode* newNode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	newNode->_data = data;
	newNode->_next = NULL;
	return newNode;
}

// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType data)
{
	QNode* newNode = CreatNode(data);
	if (q->_rear == NULL)
	{
		q->_front = newNode;
		q->_rear = newNode;
	}
	else
	{
		q->_rear->_next = newNode;
		q->_rear = newNode;
	}
	q->size++;
}
// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q)
{
	if (q->_front)
	{
		QNode* next = q->_front->_next;
		free(q->_front);
		q->_front = next;
		if (q->_front == NULL)
			q->_rear = NULL;
		q->size--;
	}
}
// 获取队列头部元素 
QDataType QueueFront(Queue* q)
{
	int empty = QueueEmpty(q);
	if (!empty)
		return q->_front->_data;
	return -1;

}
// 获取队列队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* q)
{
	int empty = QueueEmpty(q);
	if (!empty)
		return q->_rear->_data;
	return -1;
}
// 获取队列中有效元素个数 
int QueueSize(Queue* q)
{
	return q->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* q)
{
	if (q->_front == NULL)
		return 1;
	else
		return 0;
}
// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q)
{
	QNode* cur = q->_front;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->_next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	q->_front = NULL;
	q->_rear = NULL;
	q->size = 0;
}