数据结构之栈和队列

1.栈的概念和结构

栈是一种特殊的线性表，只允许在固定的一端进行插入和删除元素的操作。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。栈中的数据遵循后进先出原则。

2.栈的实现

栈的实现一般可以使用数组或者链表实现，相对而言数组的结构更优一些。

代码：

//Stack.h
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>

typedef int STDataType;

typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;
	int capacity;
}ST;

// 初始化和销毁
void STInit(ST* pst);
void STDestroy(ST* pst);

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

// 取栈顶数据
STDataType STTop(ST* pst);

// 判空
bool STEmpty(ST* pst);
// 获取数据个数
int STSize(ST* pst);

//Stack.c
#include "Stack.h"

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

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

void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
	assert(pst);
	if (pst->capacity == pst->top)
	{
		int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : 2 * pst->capacity;
		STDataType* newnode = (STDataType*)realloc(pst->a,newcapacity * sizeof(STDataType));
		if (newnode == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		pst->a = newnode;
		pst->capacity = newcapacity;
	}
	pst->a[pst->top] = x;
	pst->top++;
}

void STPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(pst->top > 0);
	pst->top--;
}

STDataType STTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(pst->top > 0);
	return pst->a[pst->top - 1];
}

bool STEmpty(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top == 0;
}

int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);

	return pst->top;
}

3.队列的概念和结构

队列只允许在一端进行插入的操作，在另一端进行删除数据操作的线性表，队列具有先进先出的原则。

4.队列的实现

队列也是可以用数组和链表结构实现，使用链表的结构实现更优一些。

代码：

//Queue.h
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>

typedef int QDataType;

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

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

void QueueInit(Queue* pq);
void QueueDestroy(Queue* pq);

// 队尾插入
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
// 队头删除
void QueuePop(Queue* pq);

// 取队头和队尾的数据
QDataType QueueFront(Queue* pq);
QDataType QueueBack(Queue* pq);

int QueueSize(Queue* pq);
bool QueueEmpty(Queue* pq);

//Queue.c
#include "Queue.h"

void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	QNode* cur = pq->phead;
	while (cur)
	{
		QNode* del = cur->next;
		free(cur);
		cur = del;
	}
	pq->phead = pq->ptail = NULL;
	pq->size = 0;
}

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}

	newnode->next = NULL;
	newnode->val = x;

	if (pq->ptail == NULL)
	{
		pq->phead = pq->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->ptail->next = newnode;
		pq->ptail = pq->ptail->next;
	}
	pq->size++;

}

void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->size != 0);
	if (pq->phead->next == NULL)
	{
		free(pq->phead);
		pq->phead = pq->ptail =  NULL;
	}
	else
	{
		QNode* cur = pq->phead->next;
		free(pq->phead);
		pq->phead = cur;
	}
	pq->size--;
}

QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);
	return pq->phead->val;
}

QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->phead);
	return pq->ptail->val;
}

int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	return pq->size;
}

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

	return pq->size == 0;
}