3.栈和队列（汇总版）

目录

1.栈（一端插和删）

2.队列（一端插另一段删）

2.1队列的概念及结构

2.2 队列的实现

队列的接口

1.初始化队列

2.销毁队列

3.插入元素

4.出队列（头删）

5.访问对头

6.访问队尾

7.判断队列是否为空

8.查看队列的元素个数

Queue整体代码：

Queue.h

Queue.c

test.c 

1.栈（一端插和删）

1.1栈的概念及结构

栈：一种特殊的线性表，其只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作。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。栈中的数据元素遵守后进先出LIFO（Last In First Out）的原则。//后进去的数据会先出来

压栈：栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈，入数据在栈顶。

出栈：栈的删除操作叫做出栈。出数据也在栈顶。

【注意：】因为不知道什么时候出栈，所以顺序也是多变的

具体实现，可以看一下下面这个图片的演示 

关键的元素有

接下来就是我们的增删查改，通过接口来实现啦

主体：

// 静态
//typedef int STDataType;
// #define N 10
// typedef struct Stack
// {
//  STDataType _a[N];
//  int _top; // 栈顶
// }Stack;
//更多用的是下面的动态
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>typedef int STDataType;
typedef struct stack
{STDataType* a;//栈底int top;  //栈顶int capacity; //容量
}ST;//初始化栈
void STInit(ST* ps);
//销毁栈
void STDestory(ST* ps);
//入栈（压栈）
void STPush(ST* ps, STDataType x);
//出栈
void STPop(ST* ps);
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps);
//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps);
//检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0
bool STEmpty(ST* ps);

点拨： 

//入栈
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
//出栈
ps->top--;
//获取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{assert(ps);assert(!STEmpty(ps));return ps->a[ps->top - 1];//栈顶元素其实就是top前一位//这里注意栈为空时不能获取到元素
}

有一个小细节：栈顶初始化的选择会影响到栈，所以还是要通过接口来实现，如下

栈的灵魂就在于top，top++，top--,更多的还是在做题中去理解吧

2.队列（一端插另一段删）

2.1队列的概念及结构

队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表，队列具有先进先出 FIFO(First In First Out)

入队列：进行插入操作的一端称为队尾

出队列：进行删除操作的一端称为队头

队列也可以数组和链表的结构实现，使用链表的结构实现更优一些，因为如果使用数组的结构，出队列在数 组头上出数据，效率会比较低。

2.2 队列的实现

创建结构体QueueNode这个结构体是创建节点的，节点由数据和指向下一个节点的指针构成的

第二个结构体是创建指向节点的两个指针，对头指针head和队尾指针tail

typedef int QueueDataType;typedef struct QueueNode
{struct QueueNode* next;QueueDataType data;}QNode;typedef struct Queue
{QNode* head;QNode* tail;}Queue;

队列的接口

void QueueInit(Queue* pq);   //初始化队列
void QueueDestory(Queue* pq);    //销毁队列void QueuePush(Queue* pq, QueueDataType x); //插入元素
void QueuePop(Queue* pq);   //出队列QueueDataType QueueFront(Queue* pq);  //查看队头元素
QueueDataType QueueBack(Queue* pq);   //查看队尾元素bool QueueEmpty(Queue* pq);  //检查队列是否为空
int QueueSize(Queue* pq);    //查看队列的长度

1.初始化队列

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

2.销毁队列

当队列不为空时，用一个代替对头往后访问的指针cur ，当cur不为空时，用一个新的节点del 接收cur指向的节点。将del节点释放并置为空，cur在往后走完成对队列的遍历，最后将对头指针和队尾指针都置为空指针

void QueueDestory(Queue* pq)
{assert(pq);QNode* cur = pq->head;//再在其中定义Qnode引入while (cur){QNode* del = cur;//暂存销毁cur = cur->next;//保留好进行后移free(del);del = NULL;//del对每个节点进行释放，保留了cur后移}pq->head = pq->tail = NULL;}

3.插入元素

队列的性质插入元素只能是尾插，分为两种情况来看：1.队列为空 2.队列不为空

1. 队列为空时，先去malloc一个新节点，让对头和队尾都指向这个新节点

2. 当队列不为空时，malloc一个新节点，将新节点插入到tail指针的下一个位置，新的队尾指向新节点的下一个位置

void QueuePush(Queue* pq, QueueDataType x)
{assert(pq);QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode)); // 1.开辟一个新空间if (newnode == NULL)   {perror("malloc fail!!!");exit(-1);    //不成功直接退出程序}else{newnode->data = x;   //2. 将数据导入到新空间中newnode->next = NULL; //新节点指向空}//如果队列为空if (pq->head ==NULL&& pq->tail==NULL)//说明队列空{pq->head = pq->tail = newnode;  //都指向新节点}else{pq->tail->next = newnode;//3. 将tail的下一个定为newpq->tail = pq->tail->next;// tail后移}}

4.出队列（头删）

出队列也分为两种情况：1.队列有一个节点   2.队列有多个节点

void QueuePop(Queue* pq)//队列特性  头删
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));//一个节点if (pq->head->next == NULL){free(pq->head);pq->head = pq->tail = NULL;}else//很多节点{QNode* del = pq->head;//del暂存然后销毁pq->head = pq->head->next;//保留起来好进行后移free(del);del = NULL;}}

5.访问对头

访问得有元素，需要判断队列是否为空

QueueDataType QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->head->data;
}

6.访问队尾

访问得保证队列有元素，需要判断队列是否为空

QueueDataType QueueBack(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty);return pq->tail->data;
}

7.判断队列是否为空

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{return pq->head == NULL;   //空返回1  有元素0}

8.查看队列的元素个数

查看队列元素的个数得保证队列有元素，生成一个新的指针接受队头指针，代替头指针往后访问队列,返回n 的数值就是队列的元素个数。

int QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty);int n = 0;QNode* cur = pq->head;while (cur){++n;cur = cur->next;}return n;
}

Queue整体代码：

Queue.h

#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>typedef int QueueDataType;typedef struct QueueNode
{struct QueueNode* next;QueueDataType data;}QNode;typedef struct Queue
{QNode* head;QNode* tail;}Queue;void QueueInit(Queue* pq);
void QueueDestory(Queue* pq);void QueuePush(Queue* pq, QueueDataType x);
void QueuePop(Queue* pq);QueueDataType QueueFront(Queue* pq);
QueueDataType QueueBack(Queue* pq);bool QueueEmpty(Queue* pq);
int QueueSize(Queue* pq);

Queue.c

#include "Queue.h"void QueueInit(Queue* pq)
{assert(pq);pq->head = pq->tail = NULL;}
void QueueDestory(Queue* pq)
{assert(pq);QNode* cur = pq->head;while (cur){QNode* del = cur;cur = cur->next;free(del);del = NULL;}pq->head = pq->tail = NULL;}void QueuePush(Queue* pq, QueueDataType x)
{assert(pq);QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail!!!");exit(-1);}else{newnode->data = x;newnode->next = NULL;}//如果队列为空if (pq->head ==NULL&& pq->tail==NULL)//说明队列空{pq->head = pq->tail = newnode;}else{pq->tail->next = newnode;pq->tail = pq->tail->next;}}void QueuePop(Queue* pq)//队列特性  头删
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));//一个节点if (pq->head->next == NULL){free(pq->head);pq->head = pq->tail = NULL;}else//很多节点{QNode* del = pq->head;pq->head = pq->head->next;free(del);del = NULL;}}QueueDataType QueueFront(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->head->data;
}QueueDataType QueueBack(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty);return pq->tail->data;
}bool QueueEmpty(Queue* pq)
{return pq->head == NULL;   //空返回1  有元素0}
int QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);assert(!QueueEmpty);int n = 0;QNode* cur = pq->head;while (cur){++n;cur = cur->next;}return n;}

test.c 

#include"Queue.h"void testqueue()
{Queue q;QueueInit(&q);QueuePush(&q, 555);QueuePush(&q, 666);QueuePush(&q, 777);QueuePush(&q, 1);while (!QueueEmpty(&q)){printf("%d", QueueFront(&q));QueuePop(&q);printf("\n");}QueueDestory(&q);
}int main()
{testqueue();return 0;
}

//书摘：问题的出现不是让你止步不前，而是为你指明方向

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