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【数据结构】栈和队列的实现

时间：2024-08-20 19:53:59浏览次数：11  
标签：ps pq 队列 void assert ST Queue 实现 数据结构

正文

1. 栈

1.1 概念与结构

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。 栈底层结构选型 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。

1.2 栈的实现

stack.h 
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* arr;
	int capacity;
	int top;
}ST;
//初始化
void STInit(ST* ps);
//销毁
void STDestroy(ST* ps);
// ⼊栈
void STPush(ST* ps, STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* ps);
//取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps);
//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps);
//栈是否为空
bool STEmpty(ST* ps);

test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"
void test01() {
	ST st;
	STInit(&st);
	//
	STPush(&st, 1);
	STPush(&st, 2);
	STPush(&st, 3);
	STPush(&st, 4);
	STPush(&st, 5);
	printf("size: %d ", STSize(&st));
	while (!STEmpty(&st))
	{
		STDataType data = STTop(&st);
		printf("%d ", data);
		STPop(&st);
	}
	printf("size: %d ", STSize(&st));
	
	STDestroy(&st);
}

int main()
{
	test01();
	return 0;
}

1.3 栈的方法函数实现

stack.c 在每个函数方法开始前都要使用断言方法进行判断 ，判断传过来的值为不为空，如果为空就没有意义了，直接返回。
初始化栈
对结构体进行初始化 
void STInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

⼊栈

判断空间是否足够，不够的话进行扩容

void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->capacity == ps->top)
	{
		int node = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, node * (sizeof(STDataType)));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc");
			exit(1);
		}
		ps->arr = tmp;
		ps->capacity = node;
	}
	ps->arr[ps->top++] = x;
}

出栈

在出栈时要判断栈是否为空，如果为空就没有必要出栈了

void STPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!STEmpty(ps));
	--ps->top;
}

取栈顶元素

注：需要有返回值接收

STDataType STTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!STEmpty(ps));
	return ps->arr[ps->top - 1];
}

获取栈中有效元素个数

注：需要有返回值接收

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

栈是否为空

注：需要有返回值接收

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

销毁栈

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

2. 队列

2.1 概念与结构

概念：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

队列底层结构选型

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。

2.2 队列的实现

Queue.h 
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
	QDataType data;
	struct QueueNode* next;
}QueueNode;
typedef struct Queue
{
	QueueNode* phead;
	QueueNode* ptail;
	int size;
}Queue;


//初始化
void QueueInit(Queue* p);
//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq);
// ⼊队列，队尾
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
// 出队列，队头
void QueuePop(Queue* pq);

//取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq);
//取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq);
//队列判空
bool QueueEmpty(Queue* pq);
//队列有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq);

test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"
void QueueTest01() {
	Queue q;
	QueueInit(&q);
	QueuePush(&q, 1);
	QueuePush(&q, 2);
	QueuePush(&q, 3);
	QueuePush(&q, 4);
	QueuePop(&q);
	//QueuePop(&q);
	//QueuePop(&q);
	//QueuePop(&q);
	//QueuePop(&q);
	/*printf("head: %d", QueueFront(&q));
	printf("tail: %d", QueueBack(&q));*/
	printf("Size: %d", QueueSize(&q));
	QueueDestroy(&q);

}
int main()
{
	QueueTest01();
	return 0;
}

Queue.c

初始化

void QueueInit(Queue* p)
{
	assert(p);
	p->phead = p->ptail = NULL;
	p->size = 0;
}

⼊队列，队尾

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	QueueNode*  newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	if (pq->phead == NULL)
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = pq->ptail->next;
	}
	pq->size++;
}

出队列，队头

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	if (pq->phead->next == NULL)
	{
		free(pq->phead);
		pq->phead = pq->ptail = NULL;
	}
	else
	{
		QueueNode* newnode = pq->phead->next;
		free(pq->phead);
		pq->phead = newnode;
	}
	--pq->size;
}

取队头数据

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

取队尾数据

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

队列判空

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

队列有效元素个数

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size;
}

完

标签：ps,pq,队列,void,assert,ST,Queue,实现,数据结构
From： https://blog.csdn.net/L286594/article/details/141365410

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