C語(yǔ)言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)階之棧和隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)
棧的實(shí)現(xiàn):
一、棧的概念和性質(zhì)
棧(stack)又名堆棧,它是一種運(yùn)算受限的線性表。限定僅在固定的一端進(jìn)行插入和刪除操作的線性表。這一端被稱為棧頂,相對(duì)地,把另一端稱為棧底。棧中的數(shù)據(jù)元素遵守后進(jìn)先出LIFO(Last In First Out)的原則。
壓棧:棧的插入操作叫做進(jìn)棧/壓棧/入棧,入數(shù)據(jù)在棧頂。
出棧:棧的刪除操作叫做出棧。出數(shù)據(jù)也在棧頂

二、棧的實(shí)現(xiàn)思路
棧的實(shí)現(xiàn)一般可以使用數(shù)組或者鏈表實(shí)現(xiàn),相對(duì)而言數(shù)組的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更優(yōu)一些。因?yàn)閿?shù)組在尾上插入數(shù)據(jù)的代價(jià)比較小這里我們用順序表結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)棧。
順序表可以把使用的空間寫成固定值,也可以構(gòu)建動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存;但是如果寫成固定的數(shù)組形式當(dāng)存的數(shù)據(jù)滿了就不能再使用了,所以下面我們實(shí)現(xiàn)的是動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存的形式。
所以我們先創(chuàng)建一個(gè)順序表結(jié)構(gòu)體類型,結(jié)構(gòu)體類型中有指針,下標(biāo),容量。
指針: 用來維護(hù)在堆上連續(xù)的一段空間,
下標(biāo):表示數(shù)據(jù)存放到哪一個(gè)位置了,因?yàn)閿?shù)據(jù)只能一個(gè)接著一個(gè)地存放,要有個(gè)下標(biāo)來記錄我數(shù)據(jù)放到哪一個(gè)位置了。
容量:與下標(biāo)相比較,當(dāng)下標(biāo)與容量相等就表示空間存儲(chǔ)滿了,要進(jìn)行擴(kuò)容處理。
創(chuàng)建類型如下:
typedef int STDataType; //對(duì)int類型重新起個(gè)名字叫DataType
//創(chuàng)建一個(gè)棧結(jié)構(gòu)體類型
struct Stack
{
STDataType* a; //數(shù)據(jù)的指針
int top; //棧頂
int capacity; //記錄開辟空間的最大下標(biāo)處
};
//對(duì)順序表類型struct Stack類型重新起個(gè)名字叫SL
typedef struct Stack ST;
//當(dāng)size 和 capacity相等時(shí)要進(jìn)行擴(kuò)容處理
三、棧的相關(guān)變量?jī)?nèi)存布局圖

四、棧的初始化和銷毀
//初始化變量st
void StackInit(ST* ps)
{
ps->a = NULL;
ps->capacity = 0;
ps->top = 0;
}
//棧的銷毀
void StackDestroy(ST* ps)
{
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->top = 0;
ps->capacity = 0;
}
五、棧的接口實(shí)現(xiàn):
1.入棧
//入棧
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
//內(nèi)存滿了要擴(kuò)容
if (ps->capacity == ps->top)
{
ps->capacity = ps->capacity > 0 ? ps->capacity * 2 : 2;
STDataType* tmp =
(STDataType*)realloc(ps->a,sizeof(STDataType) * ps->capacity);
if (tmp == NULL)
{
perror("erron ");
exit(-1);
}
ps->a = tmp;
}
//沒有滿就直接在后面入棧
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
2.出棧
//出棧,要注意棧不能為空
void StackPop(ST* ps)
{
assert(ps);
//棧為空就不能再出棧了
assert(ps->top >= 1);
ps->top--;
}
3.獲取棧頂?shù)臄?shù)據(jù)
//返回棧頂?shù)脑?
STDataType StackTop(ST* ps)
{
assert(ps);
//棧不能為空
assert(ps->top >= 1);
return ps->a[ps->top - 1];
}
4.獲取棧的元素個(gè)數(shù)
//獲取棧的元素個(gè)數(shù)
int StackSize(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->top >= 1);
return ps->top - 1;
}
5.判斷棧是否為空
//判斷棧是否為空
bool StackEmpty(ST* ps)
{
return ps->top == 0;
}
隊(duì)列的實(shí)現(xiàn):
一、隊(duì)列的概念和性質(zhì)
隊(duì)列:只允許在一端進(jìn)行插入數(shù)據(jù)操作,在另一端進(jìn)行刪除數(shù)據(jù)操作的特殊線性表,隊(duì)列具有先進(jìn)先出FIFO(First In First Out)的性質(zhì)。
隊(duì)列:進(jìn)行插入操作的一端稱為隊(duì)尾
出隊(duì)列: 進(jìn)行刪除操作的一端稱為隊(duì)頭

二、隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)思路
隊(duì)列也可以數(shù)組和鏈表的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn),使用鏈表的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更優(yōu)一些,因?yàn)槿绻褂脭?shù)組的結(jié)構(gòu),出隊(duì)列在數(shù)組頭上出數(shù)據(jù),效率會(huì)比較低。
而鏈表我們采用雙向鏈接結(jié)構(gòu),一個(gè)指針來維護(hù)頭節(jié)點(diǎn),一個(gè)指針維護(hù)尾部節(jié)點(diǎn)

定義的結(jié)構(gòu)體類型如下:
typedef int QDataType;
//創(chuàng)建一個(gè)結(jié)點(diǎn)型結(jié)構(gòu)體
typedef struct QueueNode
{
struct QueueNode* next;
QDataType data;
}QueueNode;
//創(chuàng)建一個(gè)隊(duì)列
typedef struct Queue
{
QueueNode* head;
QueueNode* tail;
}Queue;
三、隊(duì)列相關(guān)變量的內(nèi)存布局圖

四、隊(duì)列的初始化和銷毀
//初始化隊(duì)列
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->head = NULL;
pq->tail = NULL;
}
//隊(duì)列銷毀
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
assert(pq);
QueueNode* cur = pq->head;
while (cur != NULL)
{
QueueNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->head = NULL;
pq->tail = NULL;
}
五、隊(duì)列的接口實(shí)現(xiàn):
1. 入數(shù)據(jù)
//入數(shù)據(jù)有兩種情況
void QueuePush(Queue* pq,QDataType x)
{
assert(pq);
QueueNode* newNode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
if (newNode == NULL)
{
perror("erron ");
exit(-1);
}
newNode->next = NULL;
newNode->data = x;
//1.入隊(duì)列時(shí)隊(duì)列為空狀態(tài)
if (pq->head == NULL)
{
pq->head = newNode;
pq->tail = newNode;
}
//2.入隊(duì)列,隊(duì)列不為空,直接在尾指針后面鏈接即可
else
{
pq->tail->next = newNode;
pq->tail = newNode;
}
}
2.出數(shù)據(jù)
//出數(shù)據(jù),類似鏈表的頭刪
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);
//要保證隊(duì)列不能為空
assert(pq->head != NULL);
QueueNode* next = pq->head->next;
free(pq->head);
pq->head = next;
//防止野指針出現(xiàn),當(dāng)隊(duì)列為空時(shí)要把tail指針置為空
if (pq->head == NULL)
{
pq->tail = NULL;
}
}
3.取隊(duì)頭數(shù)據(jù)
//取隊(duì)頭數(shù)據(jù)
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
//檢驗(yàn)隊(duì)列不能為空
assert(pq->head != NULL);
return pq->head->data;
}
4.取隊(duì)尾數(shù)據(jù)
//取隊(duì)尾數(shù)據(jù)
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq);
//同樣要檢驗(yàn)隊(duì)列不能為空
assert(pq->head != NULL);
return pq->tail->data;
}
5.獲取隊(duì)列元素個(gè)數(shù)
//獲取隊(duì)列元素個(gè)數(shù)
int QueueSize(Queue* pq)
{
assert(pq);
int count = 0;
QueueNode* cur = pq->head;
while (cur != NULL)
{
count++;
cur = cur->next;
}
return count;
}
6.判斷隊(duì)列是否為空
//判斷隊(duì)列是否為空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
return pq->head == NULL;
}
總結(jié)
以上就是棧和隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)內(nèi)容了,其中前面我只有把源文件Stack.c 和Queue.c拆開來分析了。如果想要棧和隊(duì)列的全部?jī)?nèi)容,闊以移步到gitee上獲取
【棧的源碼鏈接,點(diǎn)擊即可】
【隊(duì)列的源碼鏈接,點(diǎn)擊即可】
到此這篇關(guān)于C語(yǔ)言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)階之棧和隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語(yǔ)言 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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