从入门到精通数据结构----栈与队列

    本篇文章是对于我在学习栈与队列的时的思考与总结。数据结构知识定义了一些特定的用法，但是对于如何实现并没有确定的模板。本篇文章是展示站与队列的其中一种写法(以c++的STL库为参考)

目录

1.栈 

  1.1 是什么

  1.2 栈的实现

   1.2.1 函数的定义

   1.2.2 函数的实现

 2. 队列

 2.1 是什么

2.2 队列的实现 

2.2.1 函数的定义

3. 结尾 

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1.栈 

  1.1 是什么

     栈是一种线性的数据结构，在栈顶入数据，在栈顶出数据。将数据放入栈的结构称之为压栈，栈的底部为栈底。符合后进先出的原则！

    实现栈可以使用两种方法：一种为顺序表，另外一种为链表。我主要是使用顺序表来进行实现。链表与顺序表的却别不是很大，由于链表在最后的位置插入时需要找到尾部，又不需要在中间位置的进行插入删除操作，考虑到这点我选择使用数组来进行实现。

  1.2 栈的实现

   1.2.1 函数的定义

    主要是去实现栈的初始化、增、删、获得栈顶的数据、栈的长度、是否为空这几个函数。

//这里就不进行头文件的书写
typedef int SDataType;
typedef struct StackNode
{
	SDataType* a;
	int top;
	int capacity;
}Stack;
//增 + 删
void StackInit(Stack* plist);
void StackDestroy(Stack* plist);
void StackPush(Stack* plist, SDataType x);//向栈顶插入数据
void StackPop(Stack* plist);//栈顶出数据
//栈顶的数据
SDataType StackTop(Stack* plist);
//检测是否为空
bool StackEmpty(Stack* plist);
int StackSize(Stack* plist);

   1.2.2 函数的实现

#include "Stack.h"
void StackInit(Stack* plist)
{
	assert(plist);
	plist->a = NULL;
	plist->capacity = 0;
	plist->top = 0;//我定义的是指向下一个位置的top;
}
void StackPush(Stack* plist, SDataType x)
{
	assert(plist);
	//直接进行插入数据，但是如果空间不够需要增加。
	if (plist->top == plist->capacity)
	{
		int newCapacity = (plist->capacity == 0) ? 4 : plist->capacity * 2;
		SDataType* newnode = (SDataType*)realloc(plist->a, sizeof(SDataType) * newCapacity);
		if (newnode == NULL)
		{
			printf("realloc false;");
			exit(-1);
		}
		plist->a = newnode;
		plist->capacity = newCapacity;
	}
	plist->a[plist->top] = x;
	plist->top++;
}
void StackPop(Stack* plist)
{
	assert(plist);
	assert(!StackEmpty(plist));//检测时候为空
	plist->top--;
}
bool StackEmpty(Stack* plist)
{
	assert(plist);
	return plist->top == 0;//如果栈顶的值为0，则表示为空.
}
SDataType StackTop(Stack* plist)
{
	assert(plist);
	assert(!StackEmpty(plist));
	return plist->a[plist->top - 1];//因为在数组中是从0开始计算的。
}
void StackDestroy(Stack* plist)
{
	assert(plist);
	free(plist->a);
	plist->a == NULL;
	plist->capacity = plist->top = 0;
}
int StackSize(Stack* plist)
{
	assert(plist);
	return plist->top;
}

    在书写的过程中，我对于使用栈的结构体，通过结构体里面的数据 a 数组的使用不是很熟练，例如：进行删除的操作时，没有想到让top进行--即可完成操作、以及开辟一个空间时，空间的类型定义出错。以及对于进行 test 定义时，与链表的定义混淆。 

 2. 队列

 2.1 是什么

  

    队列可以理解为进行排队，符合先进先出的规则。从队尾入数据，从队头出数据。

2.2 队列的实现 

    实现队列也可以使用两种方法：一种为链表的方法、另外一种为数组的方法。但是根据队列的特殊性质，如果我使用数组的话，队头出数据的话后面的数据都需要进行大量的移动。所以使用链表是一种非常高效的结构。

    对于队列使用了两个不同的结构体，一个是QueueNode充当为链表的结构，里面有数据，以及笑一个链表的地址、还有整个队列的大小。另外一个就是 Queue 它的作用是用来记录对列的头部与尾部。定义的话，我们也是定义这个 Queue 来进行实现队列。 

2.2.1 函数的定义

     同栈类似，也是这几个函数，只是多了个查看队尾的数据。

//同样头文件，不再进行书写
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode//相当于一个链表
{
	QDataType data;
	struct QueueNode* next;
}QueueNode;
typedef struct Queue//用来粗存队列的头与尾,以及整个队列的大小
{
	QueueNode* head;
	QueueNode* tail;
	int size;
}Queue;

//要实现的函数
void QueueInit(Queue* p);//进行初始化
void QueueDestroy(Queue* p);
//增 + 删
void QueuePush(Queue* p, QDataType x);
void QueuePop(Queue* p);
//队首 + 队尾 的数据
QDataType Queuehead(Queue* p);
QDataType Queuetail(Queue* p);
//检测是否为空
bool QueueEmpty(Queue* p);
//显示队列的长度
int QueueSize(Queue* p);

 2.2.2 函数的实现

#include "Queue.h"
void QueueInit(Queue* p)
{
	assert(p); //p 这个结构体不能为空
	p->head = NULL;
	p->tail = NULL;
	p->size = 0;
}

void QueuePush(Queue* p, QDataType x)
{
	assert(p);
	//先开辟一段空间
	QueueNode* newnode = (Queue*)malloc(sizeof(QueueNode));
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	if (p->head == NULL)
	{
		p->head = p->tail = newnode;
	}
	else
	{
		p->tail->next = newnode;
		p->tail = newnode;
	}
	p->size++;
}

void QueuePop(Queue* p)
{
	assert(p);
	assert(!QueueEmpty(p));//要求删除的不为空
	QueueNode* next = p->head->next;
	free(p->head);
	p->head = next;
	//如果是队列的头部为空，则它的尾部也为空
	if (p->head == NULL)
	{
		p->tail = p->head = NULL;
	}
	p->size--;
}

bool QueueEmpty(Queue* p)
{
	assert(p);
	return (p->head == NULL) ? true : false;
}
//获得对首的值
QDataType Queuehead(Queue* p)
{
	assert(p);
	assert(!QueueEmpty(p));
	return p->head->data;
}
//队尾的值
QDataType Queuetail(Queue* p)
{
	assert(p);
	assert(!QueueEmpty(p));
	return p->tail->data;
}
int QueueSize(Queue* p)
{
	assert(p);
	//assert(!QueueEmpty(p));
	//int i = 0;
	//QueueNode* cur = p->head;
	//while (cur != NULL)
	//{
	//	i++;
	//	cur = cur->next;
	//}
	//return i;
	return p->size;
}
void QueueDestroy(Queue* p)
{
	assert(p);
	assert(QueueEmpty(p));
	QueueNode* cur = p->head;
	while (cur != NULL)
	{
		QueueNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	p->head = p->tail = NULL;
}

    在实现的过程之中，需要注意在进行初始化的时候队列的头和尾都要指向空的位置。其次进行删除操作时，如果删除的是队列里面的最后一值，需要对 tail 也置为空，不让free之后 tail 是随机值。 运用的结构体的思想在定义的时候，是定义一个结构体这点我不太熟悉。

3. 结尾 

  在学习完前面的顺序表与链表，再来写队列其实非常的简单，就是简单的多实现了几个函数。如果是想要看一看整体的实现可以看我的代码仓库：Practice: 日常的练习在test_10_29这个文件。如果对你有帮助还请帮我点个免费的赞，支持一下我，我也会不断地改进争取写出跟高质量的文章。我们共同努力！！！！