数据结构：栈和队列（超详细）

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栈：

栈的概念及结构：

 栈的实现：

队列：

队列的概念及结构：

 队列的实现：

扩展知识：

 以上就是个人学习线性表的个人见解和学习的解析，欢迎各位大佬在评论区探讨！

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栈：

栈的概念及结构：

        栈：一种特殊的线性表，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。一般用在1.公平性排队(抽号机);2.BFS(广度优先遍历)。

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。

 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。链的尾插需要调动更多的数据，过程中有更多的消耗。

// 支持动态增长的栈

typedef int STDataType ;

typedef struct Stack

{

STDataType * _a ;

int _top ; // 栈顶

int _capacity ; // 容量

} Stack ;

// 初始化栈

void StackInit ( Stack * ps );

// 入栈

void StackPush ( Stack * ps , STDataType data );

// 出栈

void StackPop ( Stack * ps );

// 获取栈顶元素

STDataType StackTop ( Stack * ps );

// 获取栈中有效元素个数

int StackSize ( Stack * 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

int StackEmpty ( Stack * ps );

// 销毁栈

void StackDestroy ( Stack * ps );

 //初始化栈

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//初始化
void SLInit(SL* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 0;
}

//入栈

//入栈
void SLPush(SL* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	//栈顶=容量说明需要扩容
	if (ps->capacity == ps->top)
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a,sizeof(STDataType) * newcapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}
		ps->capacity = newcapacity;
		ps->a = tmp;
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	//后缀++方便下一次入栈和打印栈顶
	ps->top++;
}

//出栈

//出栈
void SLPop(SL* ps)
{
	assert(ps);
	//为空情况“0”
	assert(ps->top > 0);
	//
	--ps->top;
}

//获得栈顶元素

//获得栈顶元素
STDataType SLTTop(SL* ps)
{
	assert(ps);
	//为空情况“0”
	assert(ps->top > 0);
	int n = (ps->top) - 1;
	return ps->a[n];
}

 //获取栈中有效元素个数

//获取栈中有效元素个数
int SLSize(SL* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->top;
}

//销毁栈

//销毁栈
void SLDestroy(SL* ps)
{
	assert(ps);
	//开辟数组优势：一次全部释放
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = ps->top = 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

// 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 SLEmpty(SL* ps)
{
	assert(ps);
	//为“0”说明为NULL
	if (ps->top == 0)
	{
		return true;
	}
	return false;
}

队列：

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。

 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。

// 链式结构：表示队列

typedef struct QListNode

{

struct QListNode * _pNext ;

QDataType _data ;

} QNode ;

// 队列的结构

typedef struct Queue

{

QNode * _front ;

QNode * _rear ;

} Queue ;

// 初始化队列

void QueueInit ( Queue * q );

// 队尾入队列

void QueuePush ( Queue * q , QDataType data );

// 队头出队列

void QueuePop ( Queue * q );

// 获取队列头部元素

QDataType QueueFront ( Queue * q );

// 获取队列队尾元素

QDataType QueueBack ( Queue * q );

// 获取队列中有效元素个数

int QueueSize ( Queue * q );

// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回 0

int QueueEmpty ( Queue * q );

// 销毁队列

void QueueDestroy ( Queue * q );

//初始化

//初始化
void QueueInit(Que* pq)
{
	assert(pq);
	pq->head = pq->tail = NULL;
	pq->size = 0;
}

//入列

//入列
void QueuePush(Que* pq, Qdatatype x)
{
	assert(pq);
	//开辟队列结构动态内存
	Qnode* newnode = (Qnode*)malloc(sizeof(Qnode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
	//第一次或N+1次
	if (pq->tail == NULL)
	{
		pq->head = pq->tail = newnode;
	}
	else
	{
		pq->tail->next = newnode;
		pq->tail = newnode;
	}
	pq->size++;
}

//出列

//出列
void QueuePop(Que* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));
	
	if (pq->head->next == NULL)
	{
		//就剩下一个
		free(pq->head);
		pq->head = pq->tail = NULL;
	}
	else
	{
		//剩下两个及以上
		Que * del = pq->head;
		pq->head = pq->head->next;
		free(del);
		}

	pq->size--;
}

// 获取队列头部元素 

// 获取队列头部元素 
Qdatatype QueueFront(Que* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->head->data;
}

// 获取队列队尾元素 

// 获取队列队尾元素 
Qdatatype QueueBack(Que* pq)
{
	assert(pq);
	assert(!QueueEmpty(pq));

	return pq->tail->data;
}

// 获取队列中有效元素个数 

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

	return pq->size;
}

// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 

// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 
int QueueEmpty(Que* pq)
{
	assert(pq);

	return pq->head == NULL;
}

//销毁

//销毁
void QueueDestroy(Que* pq)
{
	assert(pq);
	while (pq->head)
	{
		Que* del = pq->head->next;
		free(pq->head);
		pq->head = del;
		pq->size--;
	}

	pq->head = pq->tail = NULL;
}

扩展知识：

        队列适合使用链表实现，使用顺序结构(即固定的连续空间)实现时会出现假溢出的问题，因此大佬们设计出了循环队列，循环队列就是为了解决顺序结构实现队列假溢出问题的

        循环队列：实际中我们有时还会使用一种队列叫循环队列。如操作系统课程讲解生产者消费者模型时可以就会使用循环队列。环形队列可以使用数组实现，也可以使用循环链表实现。

 

        同时指向一个位置为空，rear(尾)的下一个位置为front(头)时说明已经填满，此处是多开辟了一个空间来做判断是否为满 ！！！

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