栈
一、栈的基本概念
1、
栈是一种特殊的线性表,遵循着后进先出的原则(Last In First Out ),只允许在数据的一端进行数据的插入与删除,这一端称为栈顶。
后进先出就像吃甜筒一样,先放进去的在底下,后放进去的在上面,先吃上面的,再吃下面的;当然,我们也可以放一点吃一点,这样也可以达到先进先出的效果,在数据结构中也是如此。
2、
栈顶(top) :线性表允许进行插入与删除的一端,即栈中最后一个被插入元素的位置。
栈底(bottom):线性表不允许进行插入与删除的一端。
元素:栈中存储的数据项。
二、栈的基本操作
1、初始化一个空栈INIT
2、判断一个栈是否为空STEmpty
3、压栈,将X加入使其成为新栈顶STPush
4、出栈,删除栈顶元素,并将其返回STPop
5、获取栈的大小STSize
6、若栈不为空,读取栈顶元素STTop
三、栈完整代码示例
typedef int SLDataType;
typedef struct Stack
{
int capacity;
int top;
SLDataType* a;
}ST;
void INIT(ST* ps)//栈的初始化
{
assert(ps);
ps->a = (SLDataType*)malloc(sizeof(SLDataType) * 4);
if (ps->a == NULL)
{
perror("malloc fail");
return;
}
ps->capacity = 4;
ps->top = 0;
}
void STDestroy(ST* ps)//栈的销毁
{
assert(ps);
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->capacity = 0;
ps->top = 0;
}
void STPush(ST* ps, SLDataType x)//压栈
{
assert(ps);
if (ps->capacity == ps->top)
{
SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->a,
sizeof(SLDataType) * ps->capacity * 2);
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
return;
}
ps->capacity *= 2;
ps->a = tmp;
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
bool STEmpty(ST* ps)//判空
{
assert(ps);
return ps->top==0;
}
void STPop(ST* ps)//出栈
{
assert(ps);
assert(!STEmpty(ps));
ps->top--;
}
int STSize(ST* ps)//元素个数
{
assert(ps);
return ps->top;
}
SLDataType STTop(ST* ps)//读取栈顶元素
{
assert(ps);
assert(!STEmpty(ps));
return ps->a[ps->top -1 ];
}
此代码示例中,站在初始化时,top即可为0,也可以初始化为-1。只不过在压栈时,操作有所不同你。
ps->top=0,是栈顶元素下一位置
ps->top=-1,是栈顶元素位置
队列
一、队列的基本概念
1、
队列也是一种特殊的线性表,遵循着先进先出(First In First Out)的原则。只允许在一端进行插入,在另一端进行删除操作的线性表。
2、
队头(Front):队列第一个元素所在位置,允许删除的一端。
队尾(Rear):队列最后一个元素所在位置,允许插入的一段。
元素:队列中存储的数据项。
二、队列的基本操作
1、初始化一个空队列QueueInit
2、在队列尾部插入数据QueuePush
3、在队列头部删除数据QueuePop
4、获取队列元素数量QueueSize
5、判断队列是否为空QueueEmpty
6、获取队列头部元素的数据QueueFront
7、获取队列尾部元素的数据QueueBack
8、队列的销毁QueueDestroy
三、队列完整代码示例
typedef int QDatatype;
typedef struct QueueNode
{
struct QueueNode* next;
QDatatype data;
}QNode;
typedef struct Queue
{
QNode* head;
QNode* tail;
int size;
}Queue;
void QueueInit(Queue* pq)//初始化
{
assert(pq);
pq->head = pq->tail = NULL;
pq->size = 0;
}
void QueueDestroy(Queue* pq)//销毁
{
assert(pq);
QNode* cur = pq->head;
while (cur)
{
QNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->head = pq->tail = NULL;
pq->size = 0;
}
void QueuePush(Queue* pq, QDatatype x)//尾插
{
QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
return NULL;
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
if (pq->head == NULL)
{
assert(pq->tail == NULL);
pq->head = pq->tail = newnode;
}
else
{
pq->tail->next = newnode;
pq->tail = newnode;
}
pq->size++;
}
void QueuePop(Queue* pq)//头删
{
assert(pq);
assert(pq->head != NULL);
if (pq->head->next == NULL)
{
free(pq->head);
pq->head = pq->tail = NULL;
}
else
{
QNode* next = pq->head->next;
free(pq->head);
pq->head = next;
}
pq->size--;
}
int QueueSize(Queue* pq)//获取队列元素数量
{
assert(pq);
return pq->size;
}
bool QueueEmpty(Queue* pq)//判空
{
assert(pq);
return pq->size == 0;
}
QDatatype QueueFront(Queue* pq)//获取队头数据
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->head->data;
}
QDatatype QueueBack(Queue* pq)//获取队尾数据
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->tail->data;
}
栈与队列的相关题解
1用栈实现队列:用栈实现队列
思路:
- 栈的功能是后进先出,队列的功能是先进先出
- 我们可以使用两个栈来实现队列的功能
- 如图有两个栈,若想要实现先进先出的功能,可开辟两个栈,一个入栈(push),一个出栈(pop)
- 先在push栈中入栈1,2,3,4,再将push栈中的数字导入pop栈中
- 若想继续入栈,则入栈push中,当pop栈中的数字出完,再将push栈中的数字导入pop中,继续pop,这样就可以达到先入先出的功能
typedef int SLDataType;
typedef struct Stack
{
int capacity;
int top;
SLDataType* a;
}ST;
//
void INIT(ST* ps)//栈的初始化
{
assert(ps);
ps->a = (SLDataType*)malloc(sizeof(SLDataType) * 4);
if (ps->a == NULL)
{
perror("malloc fail");
return;
}
ps->capacity = 4;
ps->top = 0;//
}
void STDestroy(ST* ps)//栈的销毁
{
assert(ps);
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->capacity = 0;
ps->top = 0;
}
void STPush(ST* ps, SLDataType x)//压栈
{
assert(ps);
if (ps->capacity == ps->top)
{
SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->a,
sizeof(SLDataType) * ps->capacity * 2);
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
return;
}
ps->capacity *= 2;
ps->a = tmp;
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
bool STEmpty(ST* ps)//判空
{
assert(ps);
return ps->top==0;
}
void STPop(ST* ps)//出栈
{
assert(ps);
assert(!STEmpty(ps));
ps->top--;
}
int STSize(ST* ps)//元素个数
{
assert(ps);
return ps->top;
}
SLDataType STTop(ST* ps)//读取栈顶元素
{
assert(ps);
assert(!STEmpty(ps));
return ps->a[ps->top -1 ];
}
typedef struct {
ST pushst;
ST popst;
} MyQueue;
MyQueue* myQueueCreate() {
MyQueue* obj=(MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
if(obj==NULL)
{
perror("malloc fail");
return NULL;
}
INIT(&obj->pushst);
INIT(&obj->popst);
return obj;
}
void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {
STPush(&obj->pushst,x);
}
int myQueuePop(MyQueue* obj) {
if(STEmpty(&obj->popst))
{
while(!STEmpty(&obj->pushst))
{
STPush(&obj->popst,STTop(&obj->pushst));
STPop(&obj->pushst);
}
}
int front=STTop(&obj->popst);
STPop(&obj->popst);
return front;
}
int myQueuePeek(MyQueue* obj) {
if(STEmpty(&obj->popst))
{
while(!STEmpty(&obj->pushst))
{
STPush(&obj->popst,STTop(&obj->pushst));
STPop(&obj->pushst);
}
}
return STTop(&obj->popst);
}
bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
return STEmpty(&obj->pushst)&&STEmpty(&obj->popst);
}
void myQueueFree(MyQueue* obj) {
STDestroy(&obj->popst);
STDestroy(&obj->pushst);\
free(obj);
}
2用队列实现栈:用队列实现栈
思路:
- 栈的功能是后进先出,队列的功能是先进先出
- 我们可以使用两个队列来实现栈的功能
- 一个队列为空,一个队列存数据
- 若想达到出栈的目的,则需把前面的数据倒入空队列
typedef char QDatatype;
typedef struct QueueNode
{
struct QueueNode* next;
QDatatype data;
}QNode;
typedef struct Queue
{
QNode* head;
QNode* tail;
int size;
}Queue;
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->head = pq->tail = NULL;
pq->size = 0;
}
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
assert(pq);
QNode* cur = pq->head;
while (cur)
{
QNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->head = pq->tail = NULL;
pq->size = 0;
}
void QueuePush(Queue* pq, QDatatype x)
{
QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
return;
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
if (pq->head == NULL)
{
assert(pq->tail == NULL);
pq->head = pq->tail = newnode;
}
else
{
pq->tail->next = newnode;
pq->tail = newnode;
}
pq->size++;
}
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(pq->head != NULL);
if (pq->head->next == NULL)
{
free(pq->head);
pq->head = pq->tail = NULL;
}
else
{
QNode* next = pq->head->next;
free(pq->head);
pq->head = next;
}
pq->size--;
}
int QueueSize(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size;
}
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size == 0;
}
QDatatype QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->head->data;
}
QDatatype QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->tail->data;
}
typedef struct {
Queue q1;
Queue q2;
} MyStack;
MyStack* myStackCreate() {
MyStack* pst=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
if(pst==NULL)
{
perror("malloc fail");
return NULL;
}
QueueInit(&pst->q1);
QueueInit(&pst->q2);
return pst;
}
void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
if(!QueueEmpty(&obj->q1))
{
QueuePush(&obj->q1,x);
}
else
{
QueuePush(&obj->q2,x);
}
}
int myStackPop(MyStack* obj) {
//假设q1是空队列
Queue* emptyQ=&obj->q1;
Queue* noemptyQ=&obj->q2;
if(!QueueEmpty(&obj->q1))
{
emptyQ=&obj->q2;
noemptyQ=&obj->q1;
}
//倒数据 将非空队列的数据倒入空队列中,
while(QueueSize(noemptyQ)>1)
{
QueuePush(emptyQ,QueueFront(noemptyQ));
QueuePop(noemptyQ);
}
int top=QueueFront(noemptyQ);
QueuePop(noemptyQ);
return top;
}
int myStackTop(MyStack* obj) {
if(!QueueEmpty(&obj->q1))
{
return QueueBack(&obj->q1);
}
else
{
return QueueBack(&obj->q2);
}
}
bool myStackEmpty(MyStack* obj) {
return (QueueEmpty(&obj->q1)&&QueueEmpty(&obj->q2)) ;
}
void myStackFree(MyStack* obj) {
QueueDestroy(&obj->q1);
QueueDestroy(&obj->q2);
free(obj);
}