栈和队列

栈

• 定义：是只允许在一端进行插入或删除的线性表。首先栈是一种线性表，但限定这种线性表只能在某一端进行插入和删除操作

顺序栈

顺序栈定义

• 采用顺序存储的栈称为顺序栈，它利用一组地址连续的存储单元存放自栈底到栈顶的数据元素，同时附设一个指针（top）指示当前栈顶元素的位置

#define MaxSize 10
typedef struct {int data[MaxSize];int top;
}SqStack;

顺序栈初始化

//初始化
void InitStack(SqStack& S) {S.top = -1;  //data[0]还没有放数据元素
}

入栈

//入栈
bool Push(SqStack& S, int x) {if (S.top == MaxSize - 1)return false;S.top = S.top + 1;//初始指向data[-1]S.data[S.top] = x;//等价于//S.data[++S.top] = x;return true;
}

出栈

//出栈
bool Pop(SqStack& S, int& x) {if (S.top == -1)return false;x = S.data[S.top];S.top = S.top - 1;//等价于//x = S.data[S.top--];return true;
}

读栈顶元素

//读栈顶元素
bool GetTop(SqStack S, int& x) {if (S.top == -1)return false;x = S.data[S.top];return true;
}

判断栈是否为空

//判断栈是否为空
bool StackEmpty(SqStack S) {if (S.top == -1) //栈空return true;elsereturn false;
}

共享栈

定义

• 利用栈底位置相对不变的特征，可让两个顺序栈共享一个一维数组空间，将两个栈的栈底分别设置在共享空间的两端，两个栈顶向共享空间的中间延伸

#define MaxSize 10typedef struct {int data[MaxSize];int top0;int top1;
}ShStack;ShStack s; //全局变量

初始化

//初始化栈
void InitStack(ShStack& s) {s.top1 = MaxSize;  //上s.top0 = -1;//下
}

入栈

//入栈
int push(int i, int x) {if (i < 0 || i>1) {cout << "栈号输入不对" << endl;exit(0);}if (s.top1 - s.top0 == 1) {cout << "栈满了" << endl;return 0;}switch (i){case 0:s.data[++s.top0] = x;break;case 1:s.data[--s.top1] = x;break;}
}

出栈

//出栈
int pop(int i) {if (i < 0 || i>1) {cout << "栈号输入错误" << endl;exit(0);}switch (i) {case 0:if (s.top0 == -1) {cout << "栈空" << endl;}else {//return s.data[s.top0--];cout << s.data[s.top0--] << endl;}break;case 1:if (s.top1 == MaxSize) {cout << "栈空" << endl;}else {//return s.data[s.top1++];cout << s.data[s.top1++] << endl;}break;}
}

链栈

• 采用链式存储的栈称为链栈，链栈的优点是便于多个栈共享存储空间和提高其效率，且不存在栈满上溢的情况。

类似单链表的头插法

队列

顺序队列

定义

• 队列的顺序实现是指分配一块连续的存储单元存放队列中的元素，并附设两个指针：队头指针 front指向队头元素，队尾指针 rear 指向队尾元素的下一个位置

#define MaxSize 10
typedef struct {int data[MaxSize];int front, rear; //队头和队尾指针
}SqQueue;

初始化

//初始化
void InitQueue(SqQueue& Q) {Q.rear = Q.front = 0;
}

入队

//入队
bool EnQueue(SqQueue& Q, int x) {if ((Q.rear + 1) % MaxSize == Q.front) //牺牲一个节点空间return false;Q.data[Q.rear] = x;Q.rear = (Q.rear + 1) % MaxSize;return true;
}

出队

//出队
bool DeQueue(SqQueue& Q, int& x) {if (Q.rear == Q.front) //判断队空return false;x = Q.data[Q.front];Q.front = (Q.front + 1) % MaxSize;return true;
}

获取队头元素

//获取队头元素
bool GetHead(SqQueue Q, int& x) {if (Q.rear == Q.front)return false;x = Q.data[Q.front];return true;
}

判断队列是否为空

//判断队列是否为空
bool QueueEmpty(SqQueue Q) {if (Q.rear == Q.front) //对空条件return true;elsereturn false;
}

队列链式存储

定义

• 队列的链式存储结构表示为链队列，它实际上是一个同时带有队头指针和队尾指针的单链表，只不过它只能尾进头出而已

typedef struct LinkNode {int data;struct LinkNode* next;
}LinkNode;typedef struct {LinkNode* front, * rear; //队头和队尾指针
}LinkQueue;

初始化

//初始化
void InitQueue(LinkQueue& Q) {Q.front = Q.rear = (LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));Q.front->next = NULL;
}

入队

//入队
void EnQueue(LinkQueue& Q, int x) {LinkNode* s = (LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));s->data = x;s->next = NULL;Q.rear->next = s;Q.rear = s;
}

出队

//出队
bool DeQueue(LinkQueue& Q, int& x) {if (Q.front == Q.rear)return false;  //空队LinkNode* p = Q.front->next;x = p->data;Q.front->next = p->next;if (Q.rear == p)Q.rear = Q.front;free(p);return true;
}

判断队列是否为空

//判断队列是否为空
bool IsEmpty(LinkQueue Q) {if (Q.front == Q.rear)return true;elsereturn false;
}

队列链式存储（不带头结点）

定义

typedef struct LinkNode {int data;struct LinkNode* next;
}LinkNode;typedef struct {LinkNode* front, * rear; //队头和队尾指针
}LinkQueue;

初始化

//初始化
void InitQueue(LinkQueue& Q) {Q.front = NULL;Q.rear = NULL;
}

入队

//入队(不带头结点)
void EnQueue(LinkQueue& Q, int x) {LinkNode* s = (LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));s->data = x;s->next = NULL;if (Q.front == NULL) {Q.front = s;Q.rear = s;} else {Q.rear->next = s;Q.rear = s;}
}

出队

//出队(不带头结点)
bool DeQueue(LinkQueue& Q, int& x) {if (Q.front == NULL)return false;LinkNode* p = Q.front;x = p->data;Q.front = p->next;if (Q.rear == p) { //此次是最后一个节点出队Q.front = NULL;Q.rear = NULL;}free(p);return true;
}

判断队列是否为空

//判断队列是否为空
bool IsEmpty(LinkQueue Q) {if (Q.rear == NULL)return true;elsereturn false;
}

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