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[数据结构与算法]自主实现数据结构栈和队列

目录

1.栈

1.1 栈的概念及结构

?1.2 栈的实现

1.2.1 栈的基本功能

实现

2.队列

2.1 队列的概念和结构

2.2队列的实现

2.2.1 队列的功能

2.2.2实现

3.栈和队列源码分享

4. 栈和队列OJ题分享

1.栈

1.1 栈的概念及结构

栈是一种特殊的线性表,其只允许在一端进行插入和删除元素操作。进行插入和删除操作的一端称为栈顶,另一端称为栈底。栈中的数据遵守后进先出(Last In First Out) 的原则。

压栈: 栈的插入操作叫做 压栈 / 入栈 ,入数据在栈顶。

出栈: 栈的删除操作叫做出栈。

?

?1.2 栈的实现

栈的实现可以通过链表或者数组,但是由于栈的特性,在栈顶插入和删除元素,使用数组来实现更加简便。

1.2.1 栈的基本功能

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>


typedef int STDateType;

typedef struct Stack
{
	STDateType* a;
	int top;      // 栈顶
	int capacity; // 容量
}Stack;

// 初始化栈
void StackInit(Stack* ps);

//  入栈

void StackPush(Stack* ps, STDateType x);

//出栈
void StackPop(Stack* ps);



//获取栈顶元素
STDateType StackTop(Stack* ps);


//获取有效元素个数
int StackSize(Stack* ps);


//判断是否为空    空返回真,不空为假

bool StackEmpty(Stack* ps);    

// 销毁 

void StackDestroy(Stack* ps);

实现

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"

// 初始化
void StackInit(Stack* ps)
{
	ps->a = (STDateType*)malloc(sizeof(STDateType)*4); // 预先开辟4个单位的空间
	ps->capacity = 4;
	ps->top = 0;
}


//  入栈

void StackPush(Stack* ps, STDateType x)
{
	assert(ps);
	if (ps->top == ps->capacity)
	{
		STDateType* tmp =(STDateType*) realloc(ps->a, sizeof(STDateType) * (ps->capacity) * 2);   // 判断是否需要扩容
		if (tmp)  // 判断扩容是否成功
		{
			ps->a = tmp;
		}
		else
		{
			perror("raalloc\n");
			StackDestroy(ps);
		}
		ps->capacity = (ps->capacity) * 2;
	}
	ps->a[ps->top] = x;    // 赋值
	ps->top++;  
}

//出栈
void StackPop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	//assert(!StackEmpty(ps));
	if (ps->top == 0)
	{
		return;
	}
	ps->top--;
}


//获取栈顶元素
STDateType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!StackEmpty(ps));    // 判空

	return ps->a[ps->top - 1];
	
}



//获取有效元素个数
int StackSize(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}



//判断是否为空    空返回真,不空为假

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




// 销毁 

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

?由于比较简单,就不分步解释了,需要注意的都在注释内。

2.队列

2.1 队列的概念和结构

队列:只允许在一端进行数据的插入操作,在另一端实现删除操作的特殊线性表。队列有先进先出的特点,进行插入的一端称为队尾,进行删除一端称为队头。

2.2队列的实现

2.2.1 队列的功能

队列也可以通过数组和链表来实现,但是使用链表的结构来实现更优。链表在找头和尾,以及添加删除操作效率高于数组。

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>

typedef int QDataType;
typedef struct QListNode
{
	struct QListNode* next;
	QDataType data;
}QNode;

typedef struct Queue     //  正常单链表,我们只需要一个头节点,但是队列需要头和尾,我们选择使 
                          //             用结构体 。
{
	QNode* head;
	QNode* tail;
}Queue;

//初始化队列
void QueueInit(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 QueueHead(Queue* pq);

// 获取队尾元素
QDataType QueueTail(Queue* pq);

// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq);

//检查队列是否为空

bool QueueEmpty(Queue* pq);

// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq);

2.2.2实现

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"queue.h"

//初始化队列
void QueueInit(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	pq->head = pq->tail = NULL;
}

// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
	assert(pq);

	QNode* cur = pq->head;

	while (cur)      // 循环,逐步销毁
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	pq->head = pq->tail = NULL;
}

//队尾入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
	assert(pq);
	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));  //  开辟节点
	if (newnode == NULL)                              // 判断节点是否开辟成功
	{
		perror("QPush\n");
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;        // 优秀的习惯,避免野指针的出现。
	if (pq->head == NULL)      // 空链表
	{
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}

}



//队头出队列
void QueuePop(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));  //判空链表,防止对空链表操作,引起错误。
	if (pq->head == pq->tail)  // 只有一个节点
	{
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	else
	{            //  如果没有考虑只有一个节点的情况,tail被释放,容易造成使用野指针
		QNode* tmp = pq->head;
		pq->head = pq->head->next;
		free(tmp);
		tmp = NULL;
	}
}

// 获取队头元素
QDataType QueueHead(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->head->data;
}


// 获取队尾元素
QDataType QueueTail(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	return pq->tail->data;
}



// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
	assert(pq);
	QNode* cur = pq->head;
	int sz = 0;

	while (cur)
	{
		sz++;
		cur = cur->next;;
	}
	return sz;
}

队列的实现较简单,需要注意的都在注释中。 使用指针时,应该多加考虑,多判断一些极端情况,避免使用野指针。

3.栈和队列源码分享

queue · 斯文/Date Stucture - 码云 - 开源中国 (gitee.com)

Stack · 斯文/Date Stucture - 码云 - 开源中国 (gitee.com)

4. 栈和队列OJ题分享

622. 设计循环队列 - 力扣(LeetCode)

232. 用栈实现队列 - 力扣(LeetCode)

225. 用队列实现栈 - 力扣(LeetCode)

OJ题的分析博客敬请期待

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加:2022-09-13 11:43:26  更:2022-09-13 11:48:31 
 
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