一.栈

1.基本概念

也称堆栈，进栈和出栈都在栈顶实现，要求先进后出。
初始化栈：Initstack(&s)
进栈函数：push(&s,e)将元素插入到栈s中作为栈顶的元素
出栈函数：pop(&s,&e)从栈s中退出栈顶元素，并将其赋值给e

2.栈的顺序存储结构

栈空条件:top=-1
栈满条件：top=MaxSize-1
进栈e操作：top++；将e放在top处
退栈操作：从top处取出e，top--

#include<stdio.h>
#include<stdib.h>
#include<io.h>
#include<math.h>#define OK 1
#define ERROR 0
#definr TRUE 1
#define FALSE 0
#define maxsize  //储存空间初始分配量//顺序栈的结构体
typedef struct
{selemtype data[maxsize];int top;//用于栈顶指针
}sqstack;          status visit(selemtype c)
{printf("%d",c);return OK;
}//构造空栈
stasus initstack(sqstacl *s)
{s->top=-1;return OK;
}//将s置空
status clearstack(sqstack *s)
{s->top=-1;return ok;
}//若栈s为空栈，则返回TRUE，否则返回FALSE
status stackempty(sqstack s)
{if (s.top==-1)return TRUE;elsereturn FALSE;
}//返回s栈的长度
int stscklength(sqstack s)
{return s.top+1;
}//若栈不为空，则用e返回s的栈顶元素，并返回OK，否则返回ERROR
ststus gettop(sqstack){if(s.top==-1)return ERROR;else   *e=s.date[s.top];return OK;
}//插入元素e为新的栈顶元素
status push(sqstack *s,selemtype e)
{if(s->top==maxsize-1)  //如果栈满了，就不能在插入元素{return ERROR;}s->top++;  //栈顶指针增加1s->data[s->top]=e;//将新插入元素赋给栈顶空间return OK;
}//若栈不为空，则删除s的顶元素，用e返回其值，并返回OK；否则返回ERROR
status pop(sqstack *s,selemtype *e)
{if(s->top==-1)return ERROR;*e=s->data[s-]
}//从栈底到栈顶依次对栈中的每个元素进行打印
status stacktraverse(sqstack s)
{int i;i=0;while(i<=s.top){visit(s.data[i++]);}printf("\n");return OK;}int main()
{int j;sqstack s;int e;if(initstack(&s)==OK)for(j=1;j<=10;j++)push(&s,j);printf("栈中元素依次为：");stacktraverse(s);pop(&s,&e);printf("栈顶元素 e=%d\n",e);printf("栈空否：%d(1:空 0:否)\n",stackempty(s));gettop(s,&e);printf("栈顶元素 e=%d 栈的长度为%d\n",e,stacklength(s));clearstack(&s);printf("清空栈后，栈空否：%d(1:空 0:否)\n",stackempty(s));return 0;
}

3.两栈共享空间

操作说明的和一个栈的类似，区别就是一个空间分为两个栈，第一个栈从头开始，第二个栈从尾开始，当两个栈相遇的时候就是栈满（不能再插入的时候）。

4.栈的链式存储结构

链式栈和顺式栈的区别在于，顺式栈的空间是固定的、连续的，就像数组一样；而链式栈不要求用连续存储的一块空间去存储数据，因而为了知道栈中完整的元素，需要定义两个成员，一个是数据成语存放数据，另一个是指针成员，存放下一个元素的地址（这里的链式栈就和指针类似）；为了操作方便，一般将栈顶放在单链表的头部。通常对于链栈来说，不需要头结点。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
#define ERROR 0
#define OK 1
#define TRUE 1
#define FALSE 0
typedef int Status;
typedef int EleType;
typedef struct StackNode {EleType data;//结点数据域struct StackNode* next;//结点指针域
}StackNode,* LinkStackPoi;
//链栈的数据结构
typedef struct LinkStack {LinkStackPoi top;//栈顶结点int count;//元素个数
}LinkStack;
//初始化
Status InitLinkStack(LinkStack* stack)
{if (!stack){return ERROR;}stack->top = NULL;stack->count = 0;return OK;
}
//清空数据，释放结点内存，实际上就是pop所有数据
Status ClearLinkStack(LinkStack* stack)
{if (!stack||!stack->count){return   ERROR;}while (stack->count){StackNode* node = stack->top;stack->top = node->next;free(node);stack->count--;}return OK;
}
//判断链栈是否为空
Status EmptyLinkStack(LinkStack* stack) {if (!stack){return ERROR;}return stack->count == 0 ? 1 : 0;
}
//获取元素个数
int GetLengthLinkStack(LinkStack* stack)
{if (!stack ){return    -1;}return stack->count;
}
Status GetTop(LinkStack* stack, StackNode** stackNode)
{if (!stack){return ERROR;}*stackNode = stack->top;//将栈顶元素的指针返回，获取指向可修改栈顶元素内容。return OK;
}
/*
弹栈
栈顶指针指向要弹出元素前置结点，然后释放弹出元素内存空间，然后count-1
*/
Status pop(LinkStack* stack,EleType *e)
{if (!stack && stack->count){return  ERROR;}StackNode* node = stack->top;*e = node->data;stack->top = node->next;//栈顶指针指向新的栈顶元素free(node);//释放元素空间stack->count--;return OK;
}
/*
压栈
先将压入元素放入到链表表中，然后再将栈顶指针指向压入的元素，然后count+1.
*/
Status push(LinkStack* stack,EleType e)
{if (!stack){return ERROR;}StackNode* node = (StackNode*)malloc(sizeof(StackNode));node->next = stack->top;//将元素加入链表中node->data = e;stack->top = node;//栈顶元素指向压入元素stack->count++;return OK;
}
void PrintfLinkStack(LinkStack* stack)
{if (!stack&&stack->count){return;}StackNode* node = stack->top;while (node){printf("%d,", node->data);node = node->next;}puts("");return;
}
int main(int argc, char *argv[])
{LinkStack stack;InitLinkStack(&stack);//初始化push(&stack, 1);push(&stack, 2);push(&stack, 3);push(&stack, 4);push(&stack, 5);puts("链栈元素：");PrintfLinkStack(&stack);printf("链栈元素个数：%d\n", GetLengthLinkStack(&stack));EleType e1,e2;pop(&stack, &e1);printf("弹出第一个元素：%d\n", e1);pop(&stack, &e2);printf("弹出第二个元素：%d\n", e2);puts("链栈元素：");PrintfLinkStack(&stack);printf("链栈元素个数：%d", GetLengthLinkStack(&stack));printf("\n");return 0;
}

5.栈的应用---递归

递归从狭义上来讲，指的是计算机科学中（也就是像各位程序猿都熟悉的那样），一个模块的程序在其内部调用自身的技巧。如果我们把这个效果视觉化就成为了「德罗斯特效应」，即图片的一部分包涵了图片本身。

斐波那契数列（Fibonacci）

递归的实现

int fibonacci(int num) {if(num < 2)return num == 0 ? 0 : 1;return fibonacci(num - 1) + fibonacci(num - 2);
}

二.队列

1.基本概念

队列是只允许在一端进行插入操作，在另一端进行删除操作的线性表。它是一种基于先进先出（First In First Out，简称FIFO）策略的集合类型。允许插入的一端称为队尾，允许删除的一端称为队头。

2.队列的顺序存储结构

与栈不同的是，队列元素的出列是在队头，即下表为0的位置。为保证队头不为空，每次出队后队列中的所有元素都得向前移动，此时时间复杂度为 O(n)。此时队列的实现和线性表的顺序存储结构完全相同；

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "io.h"
#include "math.h"
#include "time.h"#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */typedef int Status;
typedef int QElemType; /* QElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int *//* 循环队列的顺序存储结构 */
typedef struct
{QElemType data[MAXSIZE];int front;     /* 头指针 */int rear;      /* 尾指针，若队列不空，指向队列尾元素的下一个位置 */
}SqQueue;Status visit(QElemType c)
{printf("%d ",c);return OK;
}/* 初始化一个空队列Q */
Status InitQueue(SqQueue *Q)
{Q->front=0;Q->rear=0;return  OK;
}/* 将Q清为空队列 */
Status ClearQueue(SqQueue *Q)
{Q->front=Q->rear=0;return OK;
}/* 若队列Q为空队列,则返回TRUE,否则返回FALSE */
Status QueueEmpty(SqQueue Q)
{ if(Q.front==Q.rear) /* 队列空的标志 */return TRUE;elsereturn FALSE;
}/* 返回Q的元素个数，也就是队列的当前长度 */
int QueueLength(SqQueue Q)
{return  (Q.rear-Q.front+MAXSIZE)%MAXSIZE;
}/* 若队列不空,则用e返回Q的队头元素,并返回OK,否则返回ERROR */
Status GetHead(SqQueue Q,QElemType *e)
{if(Q.front==Q.rear) /* 队列空 */return ERROR;*e=Q.data[Q.front];return OK;
}/* 若队列未满，则插入元素e为Q新的队尾元素 */
Status EnQueue(SqQueue *Q,QElemType e)
{if ((Q->rear+1)%MAXSIZE == Q->front)  /* 队列满的判断 */return ERROR;Q->data[Q->rear]=e;         /* 将元素e赋值给队尾 */Q->rear=(Q->rear+1)%MAXSIZE;/* rear指针向后移一位置， *//* 若到最后则转到数组头部 */return  OK;
}/* 若队列不空，则删除Q中队头元素，用e返回其值 */
Status DeQueue(SqQueue *Q,QElemType *e)
{if (Q->front == Q->rear)           /* 队列空的判断 */return ERROR;*e=Q->data[Q->front];               /* 将队头元素赋值给e */Q->front=(Q->front+1)%MAXSIZE;   /* front指针向后移一位置， *//* 若到最后则转到数组头部 */return  OK;
}/* 从队头到队尾依次对队列Q中每个元素输出 */
Status QueueTraverse(SqQueue Q)
{ int i;i=Q.front;while((i+Q.front)!=Q.rear){visit(Q.data[i]);i=(i+1)%MAXSIZE;}printf("\n");return OK;
}int main()
{Status j;int i=0,l;QElemType d;SqQueue Q;InitQueue(&Q);printf("初始化队列后，队列空否？%u(1:空 0:否)\n",QueueEmpty(Q));printf("请输入整型队列元素(不超过%d个),-1为提前结束符: ",MAXSIZE-1);do{/* scanf("%d",&d); */d=i+100;if(d==-1)break;i++;EnQueue(&Q,d);}while(i<MAXSIZE-1);printf("队列长度为: %d\n",QueueLength(Q));printf("现在队列空否？%u(1:空 0:否)\n",QueueEmpty(Q));printf("连续%d次由队头删除元素,队尾插入元素:\n",MAXSIZE);for(l=1;l<=MAXSIZE;l++){DeQueue(&Q,&d);printf("删除的元素是%d,插入的元素:%d \n",d,l+1000);/* scanf("%d",&d); */d=l+1000;EnQueue(&Q,d);}l=QueueLength(Q);printf("现在队列中的元素为: \n");QueueTraverse(Q);printf("共向队尾插入了%d个元素\n",i+MAXSIZE);if(l-2>0)printf("现在由队头删除%d个元素:\n",l-2);while(QueueLength(Q)>2){DeQueue(&Q,&d);printf("删除的元素值为%d\n",d);}j=GetHead(Q,&d);if(j)printf("现在队头元素为: %d\n",d);ClearQueue(&Q);printf("清空队列后, 队列空否？%u(1:空 0:否)\n",QueueEmpty(Q));return 0;
}

3.队列的链式存储空间

队列的链式存储结构，其实就是线性表的单链表，只不过它只能尾进头出而已。

三.总结

栈限定仅能在栈顶进行插入和删除操作，而队列限定只能在队尾插入，在队头删除。它们都可以使用顺序存储结构和链式存储结构两种方式来实现。对于栈来说，若两个栈数据类型相同，空间需求相反，则可以使用共享数组空间的方法来实现，以提高空间利用率。

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数据结构--队列与栈

一.栈

1.基本概念

2.栈的顺序存储结构

3.两栈共享空间

4.栈的链式存储结构

5.栈的应用---递归

二.队列

1.基本概念

2.队列的顺序存储结构

3.队列的链式存储空间

三.总结

数据结构--队列与栈相关推荐

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