初阶数据结构|数据结构栈和队列详解（C语言实现）数据结构|c语言

【初阶数据结构|数据结构栈和队列详解（C语言实现）】

栈
- 栈的介绍
- 总体思想
- 代码实现
- - - stack.h 头文件
    - stack.c 源文件
队列
- 队列的介绍
- 总体思想
- 代码实现
- - - Queue.h头文件
    - Queue.c源文件

栈栈的介绍栈：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。
总之要记住的栈的数据是先进后出，只能取栈顶的数据。
例如我们需要往栈里面入int a[5] = {1,2,3,4,5};

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最终会是这样：

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那我们怎么出栈呢？
我们只能从栈顶出数据，所以先出5，最后出1，所以栈是先进后出。
总体思想我们只用处理栈的尾部数据，那我们用什么数据类型来存储呢？是线性表还是链表呢？通过栈的性质，我们要灵活运用栈的尾（即栈顶），所以不适合用链表来实现，因为链表尾删还需要找前一个节点非常麻烦，而我们用顺序表去实现是非常合适的。所以我们用顺序表去实现栈。
详解顺序表
代码实现 stack.h 头文件

#pragma once#include #include #include #includetypedef int STDataType; //动态栈 typedef struct Stack { STDataType* a; int top; //栈顶的位置 int capacity; //容量 }ST; //接口void StackInit(ST* ps); //初始化void StackDestroy(ST* ps); //摧毁void StackPush(ST* ps, STDataType x); //压栈void StackPop(ST* ps); //出栈STDataType StackTop(ST* ps); int StackSize(ST* ps); //栈的大小bool StackEmpty(ST* ps); //判断栈是否为空

stack.c 源文件

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include"stack.h"void StackInit(ST* ps)//初始化 { assert(ps); ps->a = NULL; ps->capacity = ps->top = 0; }void StackDestroy(ST* ps)//摧毁 { assert(ps); ps->top = ps->capacity = 0; free(ps->a); ps->a = NULL; }void StackPush(ST* ps, STDataType x)//压栈 { assert(ps); if (ps->top == ps->capacity) { //增容 int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2; STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType)* newCapacity); if (tmp == NULL) { printf("realloc fail\n"); exit(-1); } else { ps->a = tmp; ps->capacity = newCapacity; } } ps->a[ps->top++] = x; }void StackPop(ST* ps)//出栈 { assert(ps); assert(ps->top > 0); ps->top--; }STDataType StackTop(ST* ps)//取栈顶的数据 { assert(ps); assert(ps->top > 0); return ps->a[ps->top - 1]; }int StackSize(ST* ps)//栈的大小 { assert(ps); return ps->top; }bool StackEmpty(ST* ps)//判断栈是否为空 { assert(ps); return ps->top == 0; }

队列队列的介绍队列：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

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总体思想在队列的使用的过程中，我们只需要尾入头出，所以我们用链表去实现队列是非常合适的。因为链表的头删和尾删都是O(1),而且实现起来方法便，如果用顺序表的话头删是很复杂的，需要把后面的数全部覆盖到前一项。
代码实现 Queue.h头文件

#pragma once #include #include #include #include//队列的性质：First in first out.先进先出//出队口叫队头，入队口叫队尾 //用链式结构更优 //因为队列需要找尾进行入队，而链式结构找尾需要O(N)的时间复杂度 //所以我们可以直接定义一个尾指针指向队尾typedef int QDataType; //队列的一个节点 typedef struct QueueNode { struct QueueNode* next; QDataType data; }QueueNode; //真正的队列： typedef struct Queue { QueueNode* head; //指向队头 QueueNode* tail; //指向队尾 }Queue; //为什么只传一级指针，因为我们改变的是一个结构体，里面的指针是结构体的内容 //所以传结构体的地址就能改变其中的指针的内容。 //谨记队列在外面是不能循环遍历的，除开自己写的代码实现，外面是不允许循环遍历的void QueueInit(Queue* pq); //队列初始化void QueueDestroy(Queue* pq); //摧毁队列void QueuePush(Queue* pq, QDataType x); //入队void QueuePop(Queue* pq); //出队QDataType QueueFront(Queue* pq); //队头数据QDataType QueueBack(Queue* pq); //队尾数据int QueueSize(Queue* pq); //队列数据个数bool QueueEmpty(Queue* pq); //队列是否为空

Queue.c源文件

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include"Queue.h"void QueueInit(Queue* pq)//队列初始化 { assert(pq); pq->head = pq->tail = NULL; //开始都为空 }void QueueDestroy(Queue* pq)//摧毁队列 { assert(pq); QueueNode* cur = pq->head; while (cur) { QueueNode* next = cur->next; free(cur); cur = next; } pq->head = pq->tail = NULL; }void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)//入队 { assert(pq); //新开节点 QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode)); if (newnode == NULL) { printf("malloc fail\n"); exit(-1); } else { newnode->data = https://www.it610.com/article/x; newnode->next = NULL; } //如果队列为空，头和尾相同 if (pq->head == NULL) { pq->head = pq->tail = newnode; } //不同，则将尾的下一个指向newnode，然后把newnode赋给tail else { pq->tail->next = newnode; pq->tail = newnode; } }void QueuePop(Queue* pq)//出队 { assert(pq); assert(!QueueEmpty(pq)); QueueNode* next = pq->head->next; free(pq->head); pq->head = next; if (pq->head == NULL) { pq->tail = NULL; } }QDataType QueueFront(Queue* pq)//队头数据 { assert(pq); assert(!QueueEmpty(pq)); return pq->head->data; }QDataType QueueBack(Queue* pq)//队尾数据 { assert(pq); assert(!QueueEmpty(pq)); return pq->tail->data; }int QueueSize(Queue* pq)//队列数据个数 { int size = 0; QueueNode* cur = pq->head; while (cur != NULL) { size++; cur = cur->next; } return size; }bool QueueEmpty(Queue* pq)//队列是否为空 { assert(pq); if (pq->head == NULL) { return true; } return false; }