数据结构C语言 Part3 栈与队列

咕咕咕了很久的数据结构，趁着复习赶紧捡一下。

今天我们研究一下栈和队列：

栈是一种特殊的线性表，删除和插入操作受限，遵循后进先出First in last out的原则（就像网球筒一样，先进后出）。习惯上，我们称表头端（先进的部分）为栈底bottom or base，表尾端为栈顶top，插入和删除都在栈顶top进行。在栈顶插入元素我们叫做push，在栈顶删去元素我们叫做pop。作为线性表，当然栈也分为顺序栈和链栈。我们还是分开进行说明。

我们先来康康顺序栈的表示和实现：

//创建一个初始化的栈,我们先从顺序栈开始
typedef struct
{
    SElemType *base;
    SElemType *top;
    int stacksize;
}SqStack;
//Initialize
Status InitStack(SqStack &S)
{
    S.base=new SElemType[MAXSIZE];
    if(!S.base) exit(OVERFLOW);   //分配失败就溢出，退出程序；
    S.top=S.base;
    S.stacksize=MAXSIZE;
    return OK;
}
//Push
Status Push(SqStack &S,SElemType e)
{
    if(S.top - S.base ==S.stacksize) return ERROR; //栈满了
    *S.top=e;    //强调一下，top指针逻辑上永远悬空在栈顶元素上方一个空位置
    S.top++;    //所以我们先赋值，再让S.top++
    return OK;
}
//Pop
Status Pop(SqStack &S,SElemType &e)
//删除栈顶元素，用e返回其值
{
    if(S.top==S.base) return ERROR;//Empty stack
    S.top--;    //栈顶指针- -
    e=*(S.top);    //取出目前最高的栈顶元素的值
    return OK；
}
//取栈顶元素
SElemType GetTop(SqStack S) //访问S，但是不修改S，所以我们直接用SqStack S就可以了
{
    if(S.top != S.base) //栈非空，只有在空栈的时候，才是top指针 == base指针
        return *(S.top--);
}

我们再看看链栈：

//Statement
typedef struct stacknode
{
    elemtype data;
    struct stacknode *next;
}stacknode,*Linkstack;
//Initialize
Status initstack(Linkstack &S)
//There's no need to set a head node to create an empty stack,栈顶指针置空就可以
{
    S=NULL;
    return OK;
}
Status push(Linkstack &S,elemtype e)
{
    p=new stacknode;
    p->data=e;
    p->next=S;
    S=p;
    return OK;
}
Status pop(Linkstack &S,elemtype &e)
{
//删除栈顶元素，用e返回其值
    if(S==NULL) return ERROR;
    e=S->data;
    p=S;
    S=S->next;
    delete p;
    return OK;
}

把栈理解为一个网球筒，入栈的元素就是放入一个新球p，data域为其值，next域指向栈顶S，然后再把栈顶S赋值为新的p，是一个从上而下的结构，后进先出，先进后出。

情景示例：

设想若干年后，幼儿园里，老师正在给某个父母都是程序员的小男孩听写大小写的alphabet，老师念了：“大写的A 小写的k 大写的M 大写的N...”共十几个字母，小朋友需要在听写结束的时候，把老师听写的字母按顺序倒着念出来，由于小朋友感冒了，不想说话，于是想写代码把这些字母一一呈现在屏幕上。意思意思而已。

#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
#define MAXSIZE 100
//为了传承严蔚敏教材的风格，我们还是设置一个Status返回值
typedef int Status;
#define OK 1
#define ERROR 0
#define OVERFLOW -2 
//基本数据结构栈的定义 
typedef struct
{
	char *base;
	char *top;
	int stacksize;   //记录栈的容量 
}SqStack;
//顺序栈的初始化 
Status InitStack(SqStack &S)
{
	S.base = new char[MAXSIZE]; 		//哼哼，反正现在内存也不值钱
	if (!S.base) 
		return ERROR;	   //存储分配失败 
	S.top = S.base;				//最开始的时候，top和base指向同一个单元 
	S.stacksize = MAXSIZE;       //作为判满的标志 
	return OK;
}
//入栈push ,把新元素e插入作为栈顶元素 
Status Push(SqStack &S, char &e)  //这是引用的方式，这个在我前面的水文中有提到过。
{
	if (S.top - S.base == S.stacksize) return ERROR;//栈满了，爆栈工程师了解一下？指针作差是返回相应的单元的个数 
	*S.top = e;	//注意top指针永远是在实际栈顶 上方元素 的下标地址 
	S.top++; 		//如果你比较炫技，可以写成*S.top++ =e; 
	return OK;
}

//出栈，虽然在这个情境下用不到的
Status Pop(SqStack &S, char &e)
{
	if (S.top == S.base) return ERROR; //栈空了，甚至没有元素可以出栈
	e = *--S.top; //炫技了解一下？
	return OK;
}

//取出栈顶元素，印出老师听写的最后一个字母 
char GetTop(SqStack &S)
{
	if (S.top != S.base);//非空
	return *(S.top - 1);     //重中之重，一定要区分，是否你的这行代码修改了栈顶指针，此时top指针并未修改 
}
#include <stdio.h>
int main(void)
{
	SqStack S;
	InitStack(S);
	char Tingxie;
	scanf("%c", &Tingxie);
	Push(S,Tingxie);
	printf("%c\n",GetTop(S));


}

然后我们再看看队列：

队列是一种特殊的线性表，限定插入和删除操作分别在表的两端进行。具有先进先出(FIFO—First In First Out)的特点。我们可以把这个队列理解成排队买地铁票。

废话不多说，直接上代码。

#define MAXSIZE 1000
typedef struct 
{
    elemtype *base; //存储空间的基地址
    int front;
    int rear;
}SqQuene;
//Initialize
Status InitQueue(SqQueue &Q)
{
    Q.base=new elemtype[MAXSIZE];
    if(!Q.base)    return OVERFLOW;
    Q.front=Q.rear=0;
    return OK;  
}
//attain the length of Q
int Qlength(SqQueue Q)
{
    return (Q.rear-Q.front+MAXSIZE)%MAXSIZE;//take care of cyclic queue
}
//In queue
Status EnQueue(SqQueue &Q,elemtype e)
{
    if((Q.rear+1)%MAXSIZE=Q.front) return ERROR;
    Q.base[Q.rear]=e;//新元素插入队尾
    Q.rear=(Q.rear+1)%MAXSIZE;//存进去，再加一，rear初始时为空
    return OK;
}
//out q
Status DeQueue(SqQueue &Q,elemtype &e)
{
    if(Q.front=Q.rear) return ERROR;
    e=Q.base[Q.front];
    Q.front=(Q.front+1)%MAXSIZE;
    return OK;
}