栈和队列（小白版）

一、栈

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LIF（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

栈的实现可以采取链表和数组两种形式，但是栈遵循后进先出（先进后出）的原则，要想节约空间、提高效率，应当采用数组作为栈的底层实现方式，因为数组在尾上插⼊数据的代价⽐较⼩

typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* arr;
	int top;       //指向栈顶的位置
	int capacity;  //容量
}ST;

//栈的初始化
void STInit(ST* ps)
{
	ps->arr = NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}

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

//将元素放在栈中
void StackPush(ST* ps, STDataType x) {
	assert(ps);
	if (ps->capacity == ps->top) {
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(STDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail!");
			exit(1);
		}
		ps->arr = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}
	ps->arr[ps->top++] = x;
}

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

//出栈----栈顶
void StackPop(ST* ps) {
	assert(!StackEmpty(ps));
	--ps->top;
}

//取栈顶数据
STDataType StackTop(ST* ps)
{
	assert(!StackEmpty(ps));
	return ps->arr[ps->top - 1];
}



//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

二、队列

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

队列的实现方式和栈其实是很相似的，都是可以采取数组和链表作为底层实现形式，但这两个的时间复杂度都不太好，因此可以想到用一个结构体来直接包含队列的头和尾

//定义结点的结构
typedef int QDataTpe;
typedef struct QueueNode
{
	QDataTpe data;
	struct QueueNode* next;
}QueueNode;

//定义队列的结构
typedef struct Queue {
	QueueNode* phead;//队头
	QueueNode* ptail;//队尾
	int size;//记录有效数据个数
}Queue;

//初始化队列
void QueueInit(Queue* pq) {
	assert(pq);
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq) {
	assert(pq);
	QueueNode* pcur = pq->phead;
	while (pcur)
	{
		QueueNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
}

//入队---队尾
void QueuePush(Queue* pq, QDataTpe x) {
	QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;

	//队列为空，newnode是队头也是队尾
	if (pq->phead == NULL)
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else {
		//队列非空，直接插入到队尾
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = pq->ptail->next;
	}
	pq->size++;
}

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

//出队---队头
void QueuePop(Queue* pq) {
	assert(!QueueEmpty(pq));
	//只有一个结点的情况
	if (pq->phead == pq->ptail)
	{
		free(pq->phead);
		pq->phead = pq->ptail = NULL;
	}
	else {
		QueueNode* next = pq->phead->next;
		free(pq->phead);
		pq->phead = next;
	}
	pq->size--;
}

//取队头数据
QDataTpe QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->phead->data;
}


//取队尾数据
QDataTpe QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->ptail->data;
}


//队列有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	//int size = 0;
	//QueueNode* pcur = pq->phead;
	//while (pcur)
	//{
	//	++size;
	//	pcur = pcur->next;
	//}
	//return size;
	return pq->size;
}