C/C++实现数据结构：栈与队列-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_50374599/article/details/124082846

本文详细介绍了如何使用C/C++实现栈和队列的结构及操作函数，包括初始化、销毁、插入、删除、判空、获取元素个数和头部/顶部数据等，提供完整的代码实现。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一，结构

1.栈结构

typedef char DataType;
typedef struct StackNode
{
	DataType* data;
	size_t top;   //记录栈顶的后一个位置，如果初始化位0的话。
	size_t capacity;   //记录栈的容量。

}ST;

这里的数据类型可以动过改变typedef 中的char 来进行改变。

2.队列结构

//选择用单链表结构来实现队列
typedef int QDataType;
typedef struct	QueueNode
{
	QDataType data;
	struct	QueueNode* next;

}QueueNode;


//队列结构，在队列尾插入，在队列头部删除。头->->->->=NULL；  实现先插入，先取出。先进先出的特性。
typedef struct Queue
{
	QueueNode* tail;
	QueueNode* head;
	//size_t size;  如果要实现size接口不想遍历O(N)的话，可以在加一个参数。
}Queue;

二，函数接口

栈的队列的接口其实时差不多的，大差不差的。

1.栈的函数接口

void StackInit(ST* ps); //初始化
void StackDestory(ST* ps); //销毁
void StackPush(ST* ps, DataType x); //插入数据
void StackPop(ST* ps); //删除数据
bool StackEmpty(ST* ps); //判断栈是否为空
int StackSize(ST* ps); //返回队列中数据个数
DataType StackTop (ST* ps); //返回栈顶数据

2.队列的函数接口

//想改变这个结构体，那就要传结构体的指针。
void QueueInit(Queue* pq); //初始化队列
void QueueDestory(Queue* pq); //销毁队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x); //插入数据
void QueuePop(Queue* pq); //删除数据
bool QueueEmpty(Queue* pq); //判空
size_t QueueSize(Queue* pq); //返回队列中元素个数
QDataType QueueFront(Queue* pq); //取队头数据
QDataType QueueBack(Queue* pq); //取队尾数据

三，函数接口的实现

1.栈的接口实现

(1) 初始化

void StackInit(ST* ps)
{
   assert(ps);
   ps->capacity = 0;
   ps->top = 0; //这里初始化位0.那么yop代表栈顶元素的下一个位置。
   ps->data = NULL;

}

(2)销毁

void StackDestory(ST* ps)
{
   assert(ps);
   free(ps->data);
   ps->capacity = 0;
   ps->top = 0;
   ps->data = NULL;
}

(3)插入数据

void StackPush(ST* ps, DataType x)
{
   assert(ps);
   if (ps->capacity == ps->top)
   {
       //需要扩容：
       size_t newlen = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
       DataType* tmp = (DataType*)realloc(ps->data,sizeof(DataType) * newlen);
       //if (ps->data == NULL)
       //{
       //   printf("malloc fail\n");
       //   exit(-1);
       //}
       //走到这里那就是开空间成功了。
       if(tmp==NULL)
       {
       }
       else
       {
           ps->data = tmp;
           ps->capacity = newlen;
       }
   }

ps->data[ps->top++] = x;

}

(4)删除数据

void StackPop(ST* ps)
{
assert(ps);
--ps->top;
}

(5)判空

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

（6）返回栈元素个数

int StackSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}

（7）返回栈顶数据

DataType StackTop(ST* ps)
{
   assert(ps);
   //assert(ps->top > 0); t多余，我们这里用的是size_t
   return ps->data[ps->top - 1];
}

2.队列的接口实现

（1）初始化队列

void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->head = pq->tail = NULL;

}

（2）销毁队列

void QueueDestory(Queue* pq)
{
   assert(pq);
   QueueNode* head = pq->head;
   while (head)
   {
       QueueNode* next = head->next;
       free(head);
       head = next;
   }
   //释放完一点要记得置NULL；
   pq->head = pq->tail = NULL;
}

（3）插入数据

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
   assert(pq);
   QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
   if (newnode == NULL)
   {
       printf("malloc fail\n");
       exit(-1);
   }

   if (pq->tail == NULL)
   {
       assert(pq->head == NULL);
       pq->head = pq->tail = newnode;
   }
   else
   {
       pq->tail->next = newnode;
       //链接起来之后，一点不要忘记更新尾。
       pq->tail = newnode;
   }
   //这俩句放到前面更好一点，不容易忘记。
   newnode->data = x;
   newnode->next = NULL;
}

（4）删除数据

void QueuePop(Queue* pq)
{
   //实现头删就ok了
   assert(pq);
   assert(pq->head && pq->tail);
   //考虑的不完善哦。因为这里如果只有一个的话，删除完之后，tail没有被置NULL，再次插入就会发生野指针的问题。
   //QueueNode* next = pq->head->next;
   //free(pq->head);
   //pq->head = next;
   if (pq->head->next == NULL)
   {
       free(pq->head);
       pq->head = pq->tail = NULL;
   }
   else
   {
       QueueNode* next = pq->head->next;
       free(pq->head);
       pq->head = next;
   }

}

（5）判空

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
//return pq->head == NULL && pq->head == NULL; 没必要。

return pq->tail == NULL;

}

（6）返回队列元素个数

size_t QueueSize(Queue* pq)
{
   assert(pq);
   QueueNode* cur = pq->head;
   size_t n = 0;
   while (cur)
   {
       n++;
       cur = cur->next;
   }
   return n;
}