1.栈

1.1栈的概念及结构

1.2栈的实现

1.2.1具体实现

Stack.h

栈初始化

栈销毁

入栈

出栈

取栈顶数据

判空

栈中有效元素的个数

全部Stack.c的代码

测试Test.c代码

2.队列

2.1队列的概念及结构

2.2队列的实现

Queue.h

队列初始化

队列销毁

队尾入队列（尾插）

队头出队列（头删）

获取队头元素

获取队尾元素

判空

获取队列有效元素个数

完整的Queue.c代码

测试代码Test.c

1.栈

1.1栈的概念及结构

栈：一种特殊的线性表，它只允许在固定的一端（栈顶

1.2 栈的实现

栈的实现一般可以使用 数组或者链表实现 ，相对而言数组的结构实现更优一些。因为数组在尾上插入数据的

代价比较小。

）进行插入和删除元素的操作。进行插入和删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。栈中的数据元素遵循后进先出（Last In First Out）的原则。

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。

1.2栈的实现

栈的实现一般可以使用 数组或者链表实现 ，相对而言 数组的结构实现更优一些 。因为数组在尾上插

入数据的代价比较小。

1.2.1具体实现

Stack.h

从如下的几个方面实现栈的功能，看代码。

#pragma once#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>typedef int STDatatype;
typedef struct Stack//栈
{STDatatype* a;int capacity;int top;   // 初始为0，表示栈顶位置下一个位置的下标
}ST;//栈初始化
void StackInit(ST* ps);
//栈销毁
void StackDestroy(ST* ps);
//压栈，入栈
void StackPush(ST* ps, STDatatype x);
//出栈
void StackPop(ST* ps);
//取栈顶数据
STDatatype StackTop(ST* ps);
//判空
bool StackEmpty(ST* ps);
//栈中有效元素个数
int StackSize(ST* ps);

栈初始化

void StackInit(ST* ps)
{assert(ps);//方法1//ps->a = NULL;//ps->top = 0;//ps->capacity = 0;//方法2ps->a = (STDatatype*)malloc(sizeof(STDatatype) * 4);if (ps->a == NULL){perror("malloc fail");exit(-1);}ps->top = 0;ps->capacity = 4;
}

栈销毁

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

入栈

也及时要在栈顶放入数据

分析图如下：

void StackPush(ST* ps, STDatatype x)
{assert(ps);// 扩容if (ps->top == ps->capacity){STDatatype* tmp = (STDatatype*)realloc(ps->a, ps->capacity * 2 * sizeof(STDatatype));if (tmp == NULL){perror("realloc fail");exit(-1);}ps->a = tmp;ps->capacity *= 2;}//先放数据，top再++ps->a[ps->top] = x;ps->top++;
}

出栈

void StackPop(ST* ps)
{assert(ps);assert(!StackEmpty(ps));ps->top--;
}

取栈顶数据

STDatatype StackTop(ST* ps)
{assert(ps);assert(!StackEmpty(ps));return ps->a[ps->top - 1];
}

判空

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

栈中有效元素的个数

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

全部Stack.c的代码

void StackInit(ST* ps)
{assert(ps);//ps->a = NULL;//ps->top = 0;//ps->capacity = 0;ps->a = (STDatatype*)malloc(sizeof(STDatatype) * 4);if (ps->a == NULL){perror("malloc fail");exit(-1);}ps->top = 0;ps->capacity = 4;
}void StackDestroy(ST* ps)
{assert(ps);free(ps->a);ps->a = NULL;ps->top = ps->capacity = 0;
}void StackPush(ST* ps, STDatatype x)
{assert(ps);// 扩容if (ps->top == ps->capacity){STDatatype* tmp = (STDatatype*)realloc(ps->a, ps->capacity * 2 * sizeof(STDatatype));if (tmp == NULL){perror("realloc fail");exit(-1);}ps->a = tmp;ps->capacity *= 2;}//先放数据，top再++ps->a[ps->top] = x;ps->top++;
}//
void StackPop(ST* ps)
{assert(ps);assert(!StackEmpty(ps));ps->top--;
}STDatatype StackTop(ST* ps)
{assert(ps);assert(!StackEmpty(ps));return ps->a[ps->top - 1];
}bool StackEmpty(ST* ps)
{assert(ps);/*if (ps->top == 0){return true;}else{return false;}*/return ps->top == 0;
}int StackSize(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top;
}

测试Test.c代码

#include "Stack.h"void TestStack1()
{ST st;StackInit(&st);StackPush(&st, 1);StackPush(&st, 2);StackPush(&st, 3);StackPush(&st, 4);StackPush(&st, 5);printf("size:%d\n", StackSize(&st)); // 不关心底层实现//printf("size:%d\n", st.top);  // 关心printf("size:%d\n", st.top + 1);  // 关心StackPop(&st);StackPop(&st);StackPop(&st);StackPop(&st);StackPop(&st);//StackPop(&st);//printf("%d\n", StackTop(&st));StackDestroy(&st);
}int main()
{TestStack1();return 0;
}

2.队列

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

PS：队列和栈几乎是相反的。

2.2队列的实现

实现队列更适合选择用单链表，而不是用数组，数组不适合头插尾插，效率低。

Queue.h

#pragma once
#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>typedef int QDataType;
//链式结构：表示队列
typedef struct QueueNode
{QDataType data;struct QueueNode* next;
}QNode;
//队列的结构
typedef struct Queue
{QNode* head;QNode* tail;int size;
}Queue;
//队列初始化
void QueueInit(Queue* pq);
//队列销毁
void QueueDestroy(Queue* pq);
//队尾入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
//队头出队列
void QueuePop(Queue* pq);
//获取队头元素
QDataType QueueFront(Queue* pq);
//获取队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq);
//判空
bool QueueEmpty(Queue* pq);
//获取队列有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq);

队列初始化

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

队列销毁

void QueueDestroy(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;pq->size = 0;
}

队尾入队列（尾插）

void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{assert(pq);QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");exit(-1);}newnode->data = x;newnode->next = NULL;if (pq->tail == NULL){pq->head = pq->tail = newnode;}else{pq->tail->next = newnode;pq->tail = newnode;}pq->size++;
}

队头出队列（头删）

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

获取队头元素

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

获取队尾元素

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

判空

bool QueueEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->head == NULL && pq->tail == NULL;
}

获取队列有效元素个数

int QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);//方法1/*int size = 0;QNode* cur = pq->head;while (cur){cur = cur->next;++size;}return size;*///方法2return pq->size;
}

完整的Queue.c代码

#include "Queue.h"void QueueInit(Queue* pq)
{assert(pq);pq->head = NULL;pq->tail = NULL;pq->size = 0;
}void QueueDestroy(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;pq->size = 0;
}void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{assert(pq);QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail");exit(-1);}newnode->data = x;newnode->next = NULL;if (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(!QueueEmpty(pq));if (pq->head->next == NULL){free(pq->head);pq->head = pq->tail = NULL;}else{QNode* del = pq->head;pq->head = pq->head->next;free(del);}pq->size--;
}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;
}bool QueueEmpty(Queue* pq)
{assert(pq);return pq->head == NULL && pq->tail == NULL;
}// 1G = 1024MB
// 1024MB = 1024*1024KB
// 1024*1024KB = 1024*1024*1024Byteint QueueSize(Queue* pq)
{assert(pq);//方法1/*int size = 0;QNode* cur = pq->head;while (cur){cur = cur->next;++size;}return size;*///方法2return pq->size;
}

测试代码Test.c

#include "Queue.h"void TestQueue()
{//Queue q1;//Queue q2;//QueueInit(&q1);//QueueInit(&q2);//QueueDestroy(&q1);//QueueDestroy(&q2);Queue q;QueueInit(&q);QueuePush(&q, 1);QueuePush(&q, 2);printf("%d ", QueueFront(&q));QueuePop(&q);QueuePush(&q, 3);QueuePush(&q, 4);printf("%d\n", QueueSize(&q));printf("%d\n", QueueEmpty(&q));printf("%d\n", QueueFront(&q));printf("%d\n", QueueBack(&q));while (!QueueEmpty(&q)){printf("%d ", QueueFront(&q));QueuePop(&q);}printf("\n");printf("%d\n", QueueSize(&q));printf("%d\n", QueueEmpty(&q));//printf("%d\n", QueueFront(&q));//printf("%d\n", QueueBack(&q));QueueDestroy(&q);
}int main()
{//TestStack1();TestQueue();return 0;
}

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1.2.1具体实现

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栈销毁

入栈

出栈

取栈顶数据

判空

栈中有效元素的个数

全部Stack.c的代码

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2.队列

2.1队列的概念及结构

2.2队列的实现

Queue.h

队列初始化

队列销毁

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栈中有效元素的个数

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Queue.h

队列初始化

队列销毁

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