肚子饿了就要吃? ?~? ?嗝? ——— 路飞??
目录
1、栈
1.1栈的结构及概念
栈：一种特殊的线性表（受限制的线性表—>只能在一端操作），其只允许在固定的一端进行插入和删除元素操作。进行数据插入和删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。栈中的数据元素遵守后进先出LIFO（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。
?采用数组栈的原因：
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。
定长的静态栈的结构，实际中一般不实用，如下代码定义结构体。? ? ? ? ?
// 下面是定长的静态栈的结构，实际中一般不实用，所以我们主要实现下面的支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
#define N 10
typedef struct Stack
{
STDataType a[N];
int top; // 栈顶
}Stack;?所以我们主要实现下面的支持动态增长的栈
——————————
Stack.h文件
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* a;
int top;
int capacity;
}ST;
//初始化
void StackInit(ST* ps);
//销毁栈
void StackDestroy(ST* ps);
//压栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x);
//弹栈
void StackPop(ST* ps);
//取栈顶数据
STDataType StackTop(ST* ps);
//获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* ps);
//检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0
bool StackEmpty(ST* ps);初始化栈
注意点：
ps->top = 0；可以；也可以ps->top = -1；差别在于：
初始化时，top给的是0，意味着top指向栈顶数据的下一个；
如果top给的是-1，意味着top指向栈顶数据。
说明：在如下程序中，我们都采用? ps->top = 0
//初始化
void StackInit(ST* ps)
{
assert(ps);
ps->a = NULL;
ps->top = 0;//ps->top = -1，注意两者写法的区别
ps->capacity = 0;
}销毁栈
//销毁栈
//销毁栈很有必要，因为StackPop只是把数据弹栈，并没有把空间还回去
void StackDestroy(ST* ps)
{
assert(ps);
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->top = ps->capacity = 0;
}压栈
//压栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
if (ps->top == ps->capacity)
{
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
STDataType* tmp = realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newCapacity);
if (tmp == NULL)
{
printf("realloc fail!\n");
exit(-1);
}
ps->a = tmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}弹栈
//弹栈
void StackPop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!StackEmpty(ps));//<==> assert(ps->top > 0);
ps->top--;
}取栈顶数据
//取栈顶数据
STDataType StackTop(ST* ps)
{
?? ?assert(ps);
?? ?return ps->a[ps->top - 1];
}获取栈中有效元素个数
//获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0
//检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0
bool StackEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
//if (ps->top == 0)
//{
// return true;
//}
//else
//{
// return false;
//}
return ps->top == 0;
}遍历栈（ - 从栈顶到栈底）
//遍历栈
while (!StackEmpty(&st))
{
printf("%d ", StackTop(&st));
StackPop(&st);
}总代码：
Stack.c文件
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"Stack.h"
//初始化
void StackInit(ST* ps)
{
assert(ps);
ps->a = NULL;
ps->top = 0;//ps->top = -1，注意两者写法的区别
ps->capacity = 0;
}
//销毁栈
//销毁栈很有必要，因为StackPop只是把数据弹栈，并没有把空间还回去
void StackDestroy(ST* ps)
{
assert(ps);
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->top = ps->capacity = 0;
}
//压栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
if (ps->top == ps->capacity)
{
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
STDataType* tmp = realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newCapacity);
if (tmp == NULL)
{
printf("realloc fail!\n");
exit(-1);
}
ps->a = tmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
//出栈
void StackPop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!StackEmpty(ps));//<==> assert(ps->top > 0);
ps->top--;
}
//取栈顶数据
STDataType StackTop(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->a[ps->top - 1];
}
//获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
//检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0
bool StackEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
//if (ps->top == 0)
//{
// return true;
//}
//else
//{
// return false;
//}
return ps->top == 0;
}Test.c文件
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"Stack.h"
void TestStack()
{
ST st;
StackInit(&st);
StackPush(&st, 1);
StackPush(&st, 2);
StackPush(&st, 3);
StackPush(&st, 4);
StackPush(&st, 5);
StackPush(&st, 6);
StackPush(&st, 7);
//遍历栈
while (!StackEmpty(&st))
{
printf("%d ", StackTop(&st));
StackPop(&st);
}
StackDestroy(&st);
}
int main()
{
TestStack();
return 0;
}栈面试题目
(1)括号匹配问题
想想代码1有无错误？
代码1：
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* a;
int top;
int capacity;
}ST;
//初始化
void StackInit(ST* ps);
//销毁栈
void StackDestroy(ST* ps);
//压栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x);
//出栈
void StackPop(ST* ps);
//取栈顶数据
STDataType StackTop(ST* ps);
//获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* ps);
//检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0
bool StackEmpty(ST* ps);
//初始化
void StackInit(ST* ps)
{
assert(ps);
ps->a = NULL;
ps->top = 0;//ps->top = -1，注意两者写法的区别
ps->capacity = 0;
}
//销毁栈
//销毁栈很有必要，因为StackPop只是把数据弹栈，并没有把空间还回去
void StackDestroy(ST* ps)
{
assert(ps);
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->top = ps->capacity = 0;
}
//压栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
if (ps->top == ps->capacity)
{
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
STDataType* tmp = realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newCapacity);
if (tmp == NULL)
{
printf("realloc fail!\n");
exit(-1);
}
ps->a = tmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
//出栈
void StackPop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!StackEmpty(ps));//<==> assert(ps->top > 0);
ps->top--;
}
//取栈顶数据
STDataType StackTop(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->a[ps->top - 1];
}
//获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
//检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0
bool StackEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
bool isValid(char * s)
{
ST st;
StackInit(&st);
while(*s)
{
//左括号
if(*s == '('
||*s == '{'
||*s == '[')
{
StackPush(&st,*s);
s++;
}
//右括号
else
{
STDataType top = StackTop(&st);
StackPop(&st);
if((*s == '}' && top != '{')
||(*s == ']' && top != '[')
||(*s == ')' && top != '('))
{
//防止内存泄漏
StackDestroy(&st);
return false;
}
else
{
s++;
}
}
}
StackDestroy(&st);
return ret;
}————————
当只有一个左括号的时候，输出应该是false，所以，我们需要在最后判断一下，是否栈是空的？如果栈不是空的，则说明栈中多出来的左括号，没有相应的右括号和他匹配！
?所以，做出以下修改：
?修改以后，再运行发现还有缺漏____断言错误：
即：在程序执行了assert(!StackEmpty(ps))；而我们知道，assert()会在内容为假( 0 )的时候，才去执行。所以，执行了assert，说明内容!StackEmpty(ps)为假( 0 )，即：StackEmpty(ps)为真(1)。——即：在栈是空的时候会出现问题！！
?————————? ?所以，这个地方出了问题：
需要先判断一下，此时进来的右括号是不是有栈中的左括号对应(不考虑是不是同类型的对应)，即：判断栈是不是空栈！
修改方案：
?AC代码：
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* a;
int top;
int capacity;
}ST;
//初始化
void StackInit(ST* ps);
//销毁栈
void StackDestroy(ST* ps);
//压栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x);
//出栈
void StackPop(ST* ps);
//取栈顶数据
STDataType StackTop(ST* ps);
//获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* ps);
//检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0
bool StackEmpty(ST* ps);
//初始化
void StackInit(ST* ps)
{
assert(ps);
ps->a = NULL;
ps->top = 0;//ps->top = -1，注意两者写法的区别
ps->capacity = 0;
}
//销毁栈
//销毁栈很有必要，因为StackPop只是把数据弹栈，并没有把空间还回去
void StackDestroy(ST* ps)
{
assert(ps);
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->top = ps->capacity = 0;
}
//压栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
if (ps->top == ps->capacity)
{
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
STDataType* tmp = realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newCapacity);
if (tmp == NULL)
{
printf("realloc fail!\n");
exit(-1);
}
ps->a = tmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
//出栈
void StackPop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!StackEmpty(ps));//<==> assert(ps->top > 0);
ps->top--;
}
//取栈顶数据
STDataType StackTop(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->a[ps->top - 1];
}
//获取栈中有效元素个数
int StackSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
//检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0
bool StackEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
bool isValid(char * s)
{
ST st;
StackInit(&st);
while(*s)
{
//左括号
if(*s == '('
||*s == '{'
||*s == '[')
{
StackPush(&st,*s);
s++;
}
//右括号
else
{
//遇到右括号了，但是栈里面没有数据，说明
//前面没有左括号，不匹配，返回false
if (StackEmpty(&st))
{
StackDestroy(&st);
return false;
}
STDataType top = StackTop(&st);
StackPop(&st);
if((*s == '}' && top != '{')
||(*s == ']' && top != '[')
||(*s == ')' && top != '('))
{
//防止内存泄漏
StackDestroy(&st);
return false;
}
else
{
s++;
}
}
}
// 如果栈不是空，说明栈中还有左括号未出
// 没有相匹配的右括号，返回的是false
bool ret = StackEmpty(&st);
StackDestroy(&st);
return ret;
}1.3栈的应用
弹夹上子弹
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。
2.2队列的实现
队列也可以数组和链表的结构实现，使用链表的结构实现更优一些，因为如果使用数组的结构，出队列在数组头上出数据，效率会比较低。
Queue.h文件
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>
typedef int QDataType;
typedef struct QueueNode
{
QDataType data;
struct QueueNode* next;
}QueueNode;
//队列的头尾
typedef struct Queue
{
QueueNode* head;
QueueNode* tail;
}Queue;
//初始化队列
void QueueInit(Queue* pq);
//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq);
//入队
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x);
//出队
void QueuePop(Queue* pq);
//取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq);
//取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq);
//计算有多少个数据
int QueueSize(Queue* pq);
//是否为空队列
bool QueueEmpty(Queue* pq);初始化
//初始化队列
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->head = NULL;
pq->tail = NULL;
}销毁队列
//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
assert(pq);
QueueNode* cur = pq->head;
while (cur != NULL)
{
QueueNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->head = pq->tail = NULL;
}入队
入队有两种情况：
//入队
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
assert(pq);
//创建新节点
QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
if (pq->head == NULL)
{
pq->head = pq->tail = newnode;
}
else
{
pq->tail->next = newnode;
pq->tail = newnode;
}
}
出队(！！)
?参考下图、代码1，思考代码1是否有错误？
代码1：
//出队
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);
QueueNode* next = pq->head->next;
free(pq->head);
pq->head = next;
}————————代码1出现错误！！
当我们删除队列中的最后一个结点时，不能再删除了！所以我们需要判断是否删完了队列！！
代码2（改进代码1）
//出队
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);
//温柔的方式（不推荐）
//if (pq->head == NULL)
//{
// return;
//}
//粗暴的方式
assert(!QueueEmpty(pq));
QueueNode* next = pq->head->next;
free(pq->head);
pq->head = next;
}代码2这样写就对了嘛？？
——————同样是存在错误的！！因为当我们删除完最后一个结点的时候，是如图所示这种情况的：
那么此时的tail对应的尾结点被删除，tail就是野指针了！！
最终代码：
//出队
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);
//温柔的方式（不推荐）
//if (pq->head == NULL)
//{
// return;
//}
//粗暴的方式
assert(!QueueEmpty(pq));
QueueNode* next = pq->head->next;
free(pq->head);
pq->head = next;
if (pq->head == NULL)
{
pq->tail = NULL;
}
}取队尾数据
//取队尾数据
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->tail->data;
}取队头数据
//取队头数据
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->head->data;
}是否为空队列
//是否为空队列
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->head == NULL;
}计算队列中数据个数
//计算有多少个数据
int QueueSize(Queue* pq)
{
int n = 0;
QueueNode* cur = pq->head;
while (cur)
{
n++;
cur = cur->next;
}
return n;
}遍历数据
//遍历数据
while (!QueueEmpty(&q))
{
QDataType front = QueueFront(&q);
printf("%d ", front);
QueuePop(&q);
}
printf("\n");2.3队列应用
医院、银行、营业厅排队的抽号机，保证公平性，先来先被服务。