栈和队列实现

介绍

栈

栈是一种基础的数据结构，具有一些特定的性质，例如先进后出，压栈出栈等，对于这些性质，一般可以采用顺序表来实现，当然也可用链表

队列

队列具有的性质是先进先出，队尾进，队头出，这很符合链表的特性，所以我们采用单链表来实现队列

实现

栈

头文件

#pragma once

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<memory.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>

// 支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;// 这里采用顺序表的结构，也可以采用数组
	int top;	  // 栈顶
	int capacity; // 容量 
}Stack;
// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps);
// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data);
// 出栈 
void StackPop(Stack* ps);
// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps);
// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* 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 StackEmpty(Stack* ps);
// 销毁栈 
void StackDestroy(Stack* ps);

函数实现

#include"stack.h"

void StackInit(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->top = 0;
	ps->capacity = 0;
}

void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, newcapacity * sizeof(STDataType));
		//realloc可以申请新的空间，也可以申请空间跟之前的连上
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail\n");
			return;
		}//注意判断是否申请空间成功
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}

	ps->a[ps->top] = data;
	ps->top++;
}

void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));

	ps->top--;
}

bool StackEmpty(Stack* ps)
{
	/*if (ps->top == 0)
		return true;
	else
		return false;*/

	return ps->top == 0;
	//更加简洁明了
}

int StackSize(Stack* ps)
{
	assert(!StackEmpty(ps));

	return ps->top;
}
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));

	return ps->a[ps->top - 1];
}

void StackDestroy(Stack* ps)
{
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

队列

头文件

#pragma once

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<memory.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>


// 链式结构：表示队列 
typedef int QDataType;
typedef struct QListNode
{
	struct QListNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

// 队列的结构 
typedef struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;//方便获取队列的长度，避免遍历队列
}Queue;

// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q);

// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType data);

// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q);

// 获取队列头部元素 
QDataType QueueFront(Queue* q);

// 获取队列队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* q);

// 获取队列中有效元素个数 
int QueueSize(Queue* q);

// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 
bool QueueEmpty(Queue* q);

// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q);

函数实现

#include"queue.h"

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

void QueuePush(Queue* q, QDataType data)
{
	assert(q);

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail\n");
		return;
	}

	newnode->data = data;
	newnode->next = NULL;
	//判断队列是否为空，因为具体的代码不同
	if (q->phead == NULL)
	{
		assert(q->ptail == NULL);
		q->phead = q->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		q->ptail->next = newnode;
		q->ptail = newnode;
	}
	q->size++;
}

bool QueueEmpty(Queue* q)
{
	assert(q);
	return q->size == 0;
}
void QueuePop(Queue* q)
{
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));
	if (q->phead->next == NULL)
	{
		free(q->phead);
		q->phead = NULL;
		q->ptail = NULL;
	
	}
	else
	{
		Queue* tmp = q->phead;
		q->phead = q->phead->next;
		free(tmp);
	}
	q->size--;
}

QDataType QueueFront(Queue* q)
{
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));

	return q->phead->data;
}

QDataType QueueBack(Queue* q)
{
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));

	return q->ptail->data;
}

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

void QueueDestroy(Queue* q)
{
	assert(q);
	QNode* cur = q->phead;
	while (cur != NULL)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	q->phead = NULL;
	q->ptail = NULL;
	q->size = 0;
}