【海贼王的数据航海】栈和队列

枫叶丹

发布于 2024-06-04 12:21:14

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发布于 2024-06-04 12:21:14

文章被收录于专栏：C++

1 -> 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。

1.2 -> 栈的实现

栈的实现一般可以使用数组或链表实现，相对而言数组的结构实现更优。因为数组在尾上插入数据的代价比较小。

1.2.1 -> Stack.h

#pragma once

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>

// 定长的静态栈的结构，实际中一般不实用
//typedef int STDataType;
//#define N 10
//typedef struct Stack
//{
//	STDataType a[N];
//	int top;
//}ST;

// 动态增长的栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;
	int capacity;
}ST;

// 栈的初始化
void STInit(ST* pst);

// 栈的销毁
void STDestroy(ST* pst);

// 入栈
void STPush(ST* pst, STDataType x);

// 出栈
void STPop(ST* pst);

// 获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst);

// 判空
bool STEmpty(ST* pst);

// 栈的有效元素个数
int STSize(ST* pst);

1.2.2 -> Stack.c

#include "Stack.h"

// 栈的初始化
void STInit(ST* pst)
{
	assert(pst);

	pst->a = NULL;
	pst->top = 0;
	pst->capacity = 0;
}

// 栈的销毁
void STDestroy(ST* pst)
{
	assert(pst);

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

// 入栈
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
	if (pst->top == pst->capacity)
	{
		int newCapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : pst->capacity * 2;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, newCapacity * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}

		pst->a = tmp;
		pst->capacity = newCapacity;
	}

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

// 出栈
void STPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!STEmpty(pst));

	pst->top--;
}

// 获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!STEmpty(pst));

	return pst->a[pst->top - 1];
}

// 判空
bool STEmpty(ST* pst)
{
	assert(pst);

	return pst->top == 0;
}

// 栈的有效元素个数
int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);

	return pst->top;
}

1.2.3 -> Test.c

#include "Stack.h"

void Test1()
{
	ST st;
	STInit(&st);

	STPush(&st, 1);
	STPush(&st, 2);
	printf("%d\n", STTop(&st));
	STTop(&st);
	STPush(&st, 3);
	STPush(&st, 4);
	STPush(&st, 5);

	while (!STEmpty(&st))
	{
		printf("%d ", STTop(&st));
		STPop(&st);
	}

	STDestroy(&st);
}

int main()
{

	Test1();

	return 0;
}

2 -> 队列

2.1 -> 队列的概念及结构

队列：只允许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

队列也可以用数组和链表的结构实现，使用链表的结构实现更优，因为如果使用数组的结构，出队列在数组头上出数据，效率较低。

2.2.1 -> Queue.h

#pragma once

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>

// 链式结构: 表示队列
typedef int QDataType;

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

typedef struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;
}Queue;

// 队列的初始化
void QueueInit(Queue* pq);

// 队列的销毁
void QueueDestroy(Queue* pq);

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

// 队头出队列
void QueuePop(Queue* pq);

// 获取队头元素
QDataType QueueFront(Queue* pq);

// 获取队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq);

// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq);

// 判空
bool QueueEmpty(Queue* pq);

2.2.2 -> Queue.c

#include "Queue.h"

// 队列的初始化
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	pq->phead = NULL;
	pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

// 队列的销毁
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	QNode* cur = pq->phead;
	while (cur)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}

	pq->phead = NULL;
	pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

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

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}

	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	if (pq->ptail == NULL)
	{
		assert(pq->phead == NULL);

		pq->phead = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = newnode;
	}

	pq->size++;
}

// 队头出队列
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	if (pq->phead->next == NULL)
	{
		free(pq->phead);
		pq->phead = NULL;
		pq->ptail = NULL;
	}
	else
	{
		QNode* next = pq->phead->next;

		free(pq->phead);
	
		pq->phead = next;
	}

	pq->size--;
}

// 获取队头元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->phead->data;
}

// 获取队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->ptail->data;
}

// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->size;
}

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

	return pq->size == 0;
}

感谢各位大佬支持！！！

互三啦！！！

本文参与腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。

原始发表：2024-03-13，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

链表