本期我们来讲解栈和队列的实现，相比之前的变的简洁了，但整体变化不大，大家也可以看看之前写的

(1条消息) 栈和队列及其多种接口实现-c语言_KLZUQ的博客-CSDN博客

栈的结构

栈的初始化

栈的销毁

入栈

出栈

栈内元素个数

判断栈是否为空

取栈顶元素

队列的结构

队列的初始化

队列的销毁

入队列

出队列

返回队列的元素个数

判断队列是否为空

取队头元素

取队尾元素

全部代码

栈的结构

我们先来看栈，栈是一种特殊的数据结构，他是后进先出的数据结构，即只能从栈尾入数据和删数据，就像我们将物品放在箱子里一样，最后放进去的物品在最上层，也就可以最先拿到，如果想要拿到最下面的，也就是最开始放进去的，就要把上面的物品全部拿走才行

typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{STDataType* a;int top;int capacity;
}ST;

我们实现栈最好是用数组来实现，而不是链表，因为栈只需要进行入栈出栈，如果用链表的话，就是尾插尾删，但是尾删是不好处理的，所以我们使用数组更好

栈的初始化

void STInit(ST* ps) {assert(ps);ps->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);if (ps->a == NULL) {perror("malloc fail");return;}ps->capacity = 4;ps->top = 0;  //给0代表栈顶元素的下一个//ps->top = -1;//给-1代表栈顶元素的位置
}

因为我们的栈是结构体，数据是在数组里，所以我们需要进行断言，初始空间我们选择给4（大家给几个都可以），接着将容量赋值，然后就是top的取值了，-1和0大家都可以选择

栈的销毁

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

销毁我们只需释放数组的空间，然后将这些变量置为0即可

入栈

void STPush(ST* ps, STDataType x) {assert(ps);if (ps->top == ps->capacity) {STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a,sizeof(STDataType)*ps->capacity*2);if (ps->a == NULL) {perror("realloc fail");return;}ps->a = tmp;ps->capacity *= 2;}ps->a[ps->top] = x;ps->top++;
}

入栈我们需要判断栈是否已满，满了的话我们需要扩容，我们扩2倍即可，接着就就是将数据放入栈顶，top++即可

出栈

void STPop(ST* ps) {assert(ps);assert(!STEmpty(ps));ps->top--;
}

出栈我们只需让top--即可，但是不能一直减下去，如果为空的话就不行，所以我们需要判断一下，这里我直接使用了暴力检查，大家也可以用温和一点的

栈内元素个数

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

因为我们选择了top给0，所以这里直接返回，如果top选择了-1，这里返回+1即可

判断栈是否为空

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

因为我们选则了top最初给0，所以top为0就是空，top选择-1的话等于-1就是空

取栈顶元素

STDataType STTop(ST* ps) {assert(ps);assert(!STEmpty(ps));return ps->a[ps->top-1];
}

根据top最初值的不同，这里填写的也不同，另外我们也要断言栈是否为空

我们对栈进行一下测试

这样我们的栈就完成了，是不是非常简单？

接下来我们来看队列

队列的结构

队列是一种先进先出的结构，即队列只能从队尾入数据，队头删数据

那么为了实现队列，我们是应该像栈一样继续使用数据，还是说应该使用链表呢？

我们发现，队列的删除是在头，队列的插入是在尾，所以这里使用链表更好一点，我们选择用单链表即可，我们只需要加一个尾指针

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

到这里可能就有人将链表，栈和队列的结构搞混了，为什么一会是一个结构，一会是两个结构，我们来对比一下就明白了

我们的链表，不管是不是带哨兵位，都需要一个指针即可，指向第一个指针，所以我们看到，这些链表都只需指向头节点即可，那么栈我们可以写成栈的指针吗？可以是可以，但是没必要，如果我们将栈写成指针，那么STInit就需要malloc

而需要malloc，这里就会需要传二级指针，非常麻烦，现在我们将结构体创建到了外部，已经有了结构体，所以不需要malloc，而且已经有了结构体，只需要结构体指针就可以了，数据结构是非常灵活的，写成指针的话，我们可以采用malloc传二级指针，也可以采用返回值的方式，不过相比我们写的结构来说，会比较麻烦一点

回过头来继续看我们的队列结构，队列也是一个一个的节点，所以我们定义了QNode，接着我们将QNode包装起来变为Queue，这样我们的队列就完成了，Queue里有两个指针，一个指向队列的头，一个指向队列的尾，最后我们可以加一个size，也是有好处的

队列的初始化

void QueueInit(Queue* pq) {assert(pq);pq->head = pq->tail = NULL;pq->size = 0;
}

我们传的是结构体的指针，所以是绝对不会为空，所以我们要进行断言，后续同理，就不再啰嗦

队列的销毁

void QueueDestroy(Queue* pq) {assert(pq);QNode* cur = pq->head;while (cur) {QNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;}pq->head = pq->tail = NULL;pq->size = 0;
}

队列的销毁和链表的销毁很像，我们一个一个释放即可

入队列

void QueuePush(Queue* pq, QDatatype x) {QNode* newnode =(QNode*) malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL) {perror("malloc fail");return;}newnode->data = x;newnode->next = NULL;if (pq->head == NULL) {assert(pq->tail==NULL);pq->head = pq->tail = newnode;}else {pq->tail->next = newnode;pq->tail = newnode;} pq->size++;
}

入队列就是尾插，我们创建新节点，新节点初始化后，连接到队列的尾部，再更新尾即可，但是基于我们队列最开始时head和tail都可能为空，所以我们要进行判断，如果队列是空，我们将新节点赋给头尾即可，我们在判断队列是否为空时，判断头或者尾有一个为空即可，两个都判断也可以，我这里就是两个都判断了，先判断了头，如果头为空，但是尾不是空，那就说明出问题了

出队列

void QueuePop(Queue* pq) {assert(pq);assert(pq->head!=NULL);/*Queue* next = pq->head->next;free(pq->head);pq->head = next;if (pq->head == NULL) {pq->tail = NULL;}*/if (pq->head->next == NULL) {free(pq->head);pq->head = pq->tail = NULL;}else {Queue* next = pq->head->next;free(pq->head);pq->head = next;}pq->size--;
}

出队列就是头删，我们保存头节点的下一个然后进行删除即可，但是如果是最后一个节点的话，tail就会变为野指针，所以我们需要单独判断，这里有两种写法，大家选一种喜欢的即可

返回队列的元素个数

void QueueSize(Queue* pq) {assert(pq);return pq->size;
}

因为我们最开始定义了size，所以这里非常简单，如果没有定义的话，只能遍历去数

判断队列是否为空

bool QueueEmpty(Queue* pq) {assert(pq);return pq->size == 0;
}

同样的，这里也可以使用size来判断，或者对队列的头和尾均为空来判断也是可以的

取队头元素

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

我们要对队列进行判空，不为空我们才能取数据

取队尾元素

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

与取队头元素同理

接着我们对队列进行测试

以上皆为本期全部内容，希望大家可以有所收获，最后附上全部代码

全部代码

//stack.h
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{STDataType* a;int top;int capacity;
}ST;
void STInit(ST* ps);
void STDestroy(ST* ps);
void STPush(ST* ps, STDataType x);
void STPop(ST* ps);
int STSize(ST* ps);
bool STEmpty(ST* ps);
STDataType STTop(ST* ps);

//stack.c
#include"stack.h"void STInit(ST* ps) {assert(ps);ps->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);if (ps->a == NULL) {perror("malloc fail");return;}ps->capacity = 4;ps->top = 0;  //给0代表栈顶元素的下一个//ps->top = -1;//给-1代表栈顶元素的位置
}
void STDestroy(ST* ps) {assert(ps);free(ps->a);ps->a = NULL;ps->capacity = 0;ps->top = 0;
}
void STPush(ST* ps, STDataType x) {assert(ps);if (ps->top == ps->capacity) {STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a,sizeof(STDataType)*ps->capacity*2);if (ps->a == NULL) {perror("realloc fail");return;}ps->a = tmp;ps->capacity *= 2;}ps->a[ps->top] = x;ps->top++;
}
void STPop(ST* ps) {assert(ps);assert(!STEmpty(ps));ps->top--;
}
int STSize(ST* ps) {assert(ps);return ps->top;
}
bool STEmpty(ST* ps) {assert(ps);return ps->top == 0;
}
STDataType STTop(ST* ps) {assert(ps);assert(!STEmpty(ps));return ps->a[ps->top-1];
}

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

//queue.c
#include"queue.h"void QueueInit(Queue* pq) {assert(pq);pq->head = pq->tail = NULL;pq->size = 0;
}
void QueueDestroy(Queue* pq) {assert(pq);QNode* cur = pq->head;while (cur) {QNode* next = cur->next;free(cur);cur = next;}pq->head = pq->tail = NULL;pq->size = 0;
}
void QueuePush(Queue* pq, QDatatype x) {QNode* newnode =(QNode*) malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL) {perror("malloc fail");return;}newnode->data = x;newnode->next = NULL;if (pq->head == NULL) {assert(pq->tail==NULL);pq->head = pq->tail = newnode;}else {pq->tail->next = newnode;pq->tail = newnode;}pq->size++;
}
void QueuePop(Queue* pq) {assert(pq);assert(pq->head!=NULL);/*Queue* next = pq->head->next;free(pq->head);pq->head = next;if (pq->head == NULL) {pq->tail = NULL;}*/if (pq->head->next == NULL) {free(pq->head);pq->head = pq->tail = NULL;}else {Queue* next = pq->head->next;free(pq->head);pq->head = next;}pq->size--;
}
void QueueSize(Queue* pq) {assert(pq);return pq->size;
}
bool QueueEmpty(Queue* pq) {assert(pq);return pq->size == 0;
}
QDatatype QueueFront(Queue* pq) {assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->head->data;
}
QDatatype QueueBack(Queue* pq) {assert(pq);assert(!QueueEmpty(pq));return pq->tail->data;
}

如有错误，还请指正

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