栈和队列（数据结构）

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一、栈的简介（栈不支持遍历）

栈：是一种特殊的线性表，它只允许在一端进行删除和插入(栈顶)，插入删除端叫做栈顶，而另一端叫做栈底。
栈中元素遵循 “后进先出” LIFO（Last in first out）原则.

栈的实现

栈可以用数组实现，也可以用链表实现。
这里我们使用数组实现栈

typedef struct Stack//定义一个栈
{
	StaType* a;//动态数组地址
	int top;//栈顶，相当于顺序表中的size
	int capacity;//栈容量
}Stack;

从结构就可知，栈和顺序表的结构极其相似，所以我们可以根据顺序表的 *** 作直接进行编写。

栈的初始化

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

栈的销毁(与初始化相比，多了一个释放)

void StackDestory(Stack* ST)
{
	assert(ST);
	free(ST->a);
	ST->a = NULL;
	ST->top = 0;
	ST->capacity = 0;
}

入栈

void StackPush(Stack* ST, StaType x)
{
	assert(ST);
	if (ST->top == ST->capacity)//空间满了
	{
		int newcapacity = ST->capacity == 0 ? 4 : ST->capacity * 2;//新的容量
		StaType* tmp = (StaType)realloc(ST->capacity,sizeof(StaType)*newcapacity);//数组扩容

		if (tmp == NULL)
		{
			printf("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		ST->a = tmp;
		ST->capacity = newcapacity;
	}

		ST->a[ST->top] = x;//在栈顶插入元素
		ST->top++;//栈顶+1

}

栈的判空

bool StackEmpty(Stack* ST)
{
	assert(ST);
	return ST->top == 0;//如果是0就true,非0-false
	//也可自己判断if(ST->top == 0),上面这种结构大大简化代码量
}

出栈

void StackPop(Stack* ST)
{
	assert(ST);
	assert(!StackEmpty(ST));//栈的判空，如果是空的栈，无法删除，直接报错
	ST->top--;//把栈顶指针向下移动一位，移到向下一个结点
}

返回栈顶元素

StaType StackGet_Top(Stack* ST)//返回的是一个数据(元素)
{
	assert(ST);
	assert(!StackEmpty(ST));
	return ST->a[ST->top-1];//top指的是栈顶的下一个位置
	//top现在指的位置为空，所以要减一。
}

注意：栈中的元素范围：0~top-1，而出栈和入栈的 *** 作是top的相对增减.

如图：我要出栈7这个元素,第一次top是在7上面的空间，7在top-1的空间，我执行出栈动作:

ST->top--;

7的位置变成top，如果我再插入数据，执行的是入栈 *** 作

ST->a[ST->top] = x;

所以我就把7这个元素给覆盖了

二、队列的简介(队列不支持遍历)

队列:也是一种特殊的顺序表,在队尾插入数据，队头删除数据，遵循 先进先出 FIFO(First in First out)原则。
其适合使用链表进行实现，入队:尾插。出队：头删。

队列实现 队列的定义

typedef int  QType;//注意这里写typedef而不是define.

typedef struct QueueNode//结点定义,与单链表实现一致
{
	QType data;
	struct QueueNode* next;
}QNode;

typedef struct Queue
{
	QNode* head;//记录队头结点,记住这里是QNode
	QNode* tail;//记录队尾结点
}Queue;

队列的初始化

void InitQueue(Queue* p)
{
	assert(p);
	p->head = p->tail = NULL;
}

队列的销毁

void DestoryQueue(Queue* p)
{
	assert(p);
	assert(!QueueEmpty(p));
	free(p->head);
	free(p->tail);
	p->head = p->tail = NULL;
}

入队

void PushQueue(Queue* p, QType x)
{
	assert(p);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		printf("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	if (p->head == NULL)
	{
		p->head = p->tail = newnode;//第一次
	}

	else
	{
		p->tail->next = newnode;//尾插
		p->tail = newnode;
	}
}

出队

void PopQueue(Queue* p)//头删呗
{
	assert(p);
	assert(!QueueEmpty(p));

	if (p->head->next == NULL)//只有一个结点
	{
	free(p->head);
	p->head = p->tail = NULL;
	}
	else
	{
	QNode* next = p->head->next;
	free(p->head);
	p->head = next;
	}
}

返回队头队尾元素

QType QueueFront(Queue* p)
{
	assert(p);
	return p->head->data;
}

QType QueueBack(Queue* p)
{
	assert(p);
	return p->tail->data;
}

队列的长度（也可直接在结构体中定义一个size）

int QueueSize(Queue* p)
{
	QNode* cur = p->head;
	int size = 0;
	while (cur)
	{
		++size;
		cur = cur->next;
	}
	return size;
}

队列判空

bool QueueEmpty(Queue* p)
{
	if (p->head == NULL)
	{
		return p->head == NULL;
	}
}

总结:栈与队列都是特殊的线性表，其结构也与数组与单链表极其相似，我们需记住它们插入与删除的特殊方式，与顺序表加以区分，便可掌握。