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C语言浅谈栈与队列的定义与操作

2021-11-04 08:32:08 作者：王不患吖吖吖

栈和队列，严格意义上来说，也属于线性表，因为它们也都用于存储逻辑关系为 "一对一" 的数据，但由于它们比较特殊，因此将其单独作为一章，做重点讲解

栈的定义

栈同样是一种线性表，它的特性是插入元素必须从后面插入，删除元素也是从后面删除，进行数据删除和插入的一端称为栈顶，另一端是栈底。
压栈—就是插入元素
出栈—就是删除元素
它可以用数组实现也可以用链表实现

在这里插入图片描述

但是用数组实现更好，因为链表的插入和删除要进行遍历，而数组可以进行随机访问，从而时间复杂度更低。

栈的实现

前置

栈的元素需要表明容量，还有栈顶

typedef int SDType;
typedef struct Srack
{
	SDType* a;
	int top;
	int capacity;

}ST;

初始化栈

把元素置为空，栈顶在下标为0的位置

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

栈的销毁

不再赘述

void StackDestrory(ST* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps);
	ps=NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

栈的插入

先判空，如果容量满了，进行增容，把栈顶元素进行赋值，再把栈顶指针加一

void StackPush(ST* ps, SDType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		SDType* tmp = (SDType)realloc(ps->capacity, sizeof(SDType) * newCapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			printf("Realloc fail!\n");
		}
		else
		{
			ps->a = tmp;
			ps->capacity = newCapacity;
		}
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}

出栈的操作

栈顶指针减一即可

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

}

取栈顶元素

先进行判空，不空的话直接取出栈顶指针指向的元素

SDType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));
	return ps -> a[ps->top - 1];
}

栈的大小

int StackSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

判断栈是否为空

bool StackEmpty(ST* ps)
{
	return ps->top == 0;
}

队列的定义

队列只允许在一段进行插入操作，一段进行删除操作，在队尾进行插入，在队头进行删除

在这里插入图片描述

队列的基本操作

队列的初始化

我们在进行基本操作的时候要用到头指针和尾指针

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq != NULL);
	pq->head = NULL;
	pq->tail = NULL;


}

队列的销毁

将临时指针cur被赋值为head，保存下一个，遍历进行删除，最后把头指针和尾指针进行free

void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq != NULL);
	QueueNode* cur = pq->head;
	QueueNode* next = cur->next;
	while (cur)
	{
		free(cur);
		cur = next;
		next = next->next;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
}

队列的插入

队列只能从队尾查，如果开始的时候队头和队尾重合，那就直接进行插入，
如果不，那就找到尾，在尾后边进行插入

void QueuePush(Queue* pq,QDataType x)
{
	assert(pq);
	QueueNode* newNode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
	newNode->data = x;
	newNode->next = NULL;
	if (pq->head == NULL)
	{
		pq->head = pq->tail = newNode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newNode;
		pq->tail = newNode;
	}
}

队列的删除

很简单，删除队尾头元素，先保存下一个，再把队头复制给新的

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

队列的判空

是否队头指向空

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->head == NULL;
}

取出队头元素

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->head->data;
}

取出队尾元素

先判空

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->tail->data;

}

队列的大小

直接遍历就行

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	int n = 0;
	QueueNode* cur = pq->head;
	while (cur)
	{
		cur = cur->next;
		n++;
	}
	return n;
}

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C语言 浅谈栈与队列的定义与操作