C語言超詳細講解棧與隊列實現(xiàn)實例
更新時間：2022年03月29日 14:43:51 作者：許同學(xué)。。
棧和隊列，嚴格意義上來說，也屬于線性表，因為它們也都用于存儲邏輯關(guān)系為?"一對一"?的數(shù)據(jù)，但由于它們比較特殊，因此將其單獨作為一章，做重點講解
1.思考-1
為什么棧用數(shù)組來模擬比用鏈表來模擬更優(yōu)一些？
隊列也可以數(shù)組和鏈表的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，使用鏈表的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)更優(yōu)一些，因為如果使用數(shù)組的結(jié)構(gòu)，出隊列在數(shù)組頭上出數(shù)據(jù)，效率會比較低，時間復(fù)雜度為O(n)。
2.?；静僮鞯膶崿F(xiàn)
2.1 初始化棧
void StackInit(stack*ps)
{
assert(ps);
ps->_a = (StackDate*)malloc(sizeof(StackDate) * 4);
ps->_top = 0;
ps->_capacity = 4;
}
2.2 入棧
void StackPush(stack*ps, StackDate x)
{
assert(ps);
if (ps->_top == ps->_capacity)
{
stack*tmp = (StackDate*)realloc(ps, sizeof(StackDate)*(ps->_capacity) * 2);
if (NULL == tmp)
{
printf("realloc failed\n");
exit(-1);
}
ps = tmp;
ps->_capacity *= 2;
}
ps->_a[ps->_top] = x;
ps->_top++;
}
2.3 出棧
void StackPop(stack*ps)
{
assert(ps);
assert(!StackIsEmpty(ps));
--ps->_top;
}
注意： 出棧并不是真正意義上的刪除數(shù)據(jù)，而是將_top向后挪動了一個位置。
2.4 獲取棧頂數(shù)據(jù)
StackDate StackTop(stack*ps)
{
assert(ps);
assert(!StackIsEmpty(ps));
return ps->_a[ps->_top - 1];
}
2.5 獲取棧中有效元素個數(shù)
int StackSize(stack*ps)
{
assert(ps);
return ps->_top;
}
2.6 判斷棧是否為空
bool StackIsEmpty(stack*ps)
{
assert(ps);
return ps->_top == 0;
}
2.7 銷毀棧
void StackDestory(stack*ps)
{
assert(ps);
free(ps->_a);
ps->_a = NULL;
ps->_top = ps->_capacity = 0;
}
3.測試
3.1 測試
void test()
{
//插入數(shù)據(jù)
stack st;
StackInit(&st);
StackPush(&st,1);
StackPush(&st,2);
StackPush(&st,3);
StackPush(&st,4);
while (!StackIsEmpty(&st))
{
printf("%d ", StackTop(&st));
StackPop(&st);
}
printf("\n");
//獲取棧頂數(shù)據(jù)
StackPush(&st, 1);
StackPush(&st, 2);
printf("%d ", StackTop(&st));
printf("\n");
//棧中有效數(shù)據(jù)個數(shù)
printf("%d ", StackSize(&st));
//銷毀棧
StackDestory(&st);
}
3.2 測試結(jié)果
4.思考-2
為什么隊列用鏈表模擬比數(shù)組模擬更加合適？
棧的實現(xiàn)一般可以使用數(shù)組或者鏈表實現(xiàn)，相對而言數(shù)組的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)更優(yōu)一些。因為數(shù)組在尾上插入數(shù)據(jù)的代價小。
5.隊列的基本操作實現(xiàn)
5.1 初始化隊列
void QueueInit(Queue*pq)
{
assert(pq);
pq->_head = pq->_tail = NULL;
}5.2 隊尾入隊列
void QueuePush(Queue*pq, QueueDate x)
{
assert(pq);
QueueNode*newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
if (NULL == newnode)
{
printf("malloc failed\n");
exit(-1);
}
newnode->next = NULL;
newnode->val = x;
if (NULL == pq->_tail)
{
pq->_head = pq->_tail = newnode;
}
else
{
pq->_tail->next = newnode;
pq->_tail = newnode;
}
}5.3 隊頭出隊列
void QueuePop(Queue*pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueIsEmpty(pq));
if (NULL == pq->_head->next)
{
free(pq->_head);
pq->_head = pq->_tail = NULL;
}
else
{
QueueNode*next = pq->_head->next;
free(pq->_head);
pq->_head = next;
}
}代碼分析：
5.4 隊列中有效元素的個數(shù)
int QueueSize(Queue*pq)
{
assert(pq);
int count = 0;
QueueNode*cur = pq->_head;
while (cur)
{
++count;
cur = cur->next;
}
return count;
}
5.5 判斷隊列是否為空
bool QueueIsEmpty(Queue*pq)
{
assert(pq);
return pq->_head == NULL;
}
5.6 獲取隊頭數(shù)據(jù)
QueueDate QueueFront(Queue*pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueIsEmpty(pq));
return pq->_head->val;
}
5.7 獲取隊尾的數(shù)據(jù)
QueueDate QueueBack(Queue*pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueIsEmpty(pq));
return pq->_tail->val;
}
5.8 銷毀隊列
void QueueDestory(Queue*pq)
{
assert(pq);
while (pq->_head)
{
if (pq->_head == pq->_tail)
{
free(pq->_head);
pq->_head = pq->_tail = NULL;
}
else
{
QueueNode*next = pq->_head->next;
free(pq->_head);
pq->_head = next;
}
}
}
注意： 和隊頭出隊列一樣分析。
6.測試
6.1 測試
void test1()
{
//插入數(shù)據(jù)
Queue q;
QueueInit(&q);
QueuePush(&q, 1);
QueuePush(&q, 2);
QueuePush(&q, 3);
QueuePush(&q, 4);
//有效數(shù)據(jù)的個數(shù)
printf("%d ", QueueSize(&q));
printf("\n");
//獲取隊頭數(shù)據(jù)
printf("%d",QueueFront(&q));
printf("\n");
//獲取隊尾數(shù)據(jù)
printf("%d",QueueBack(&q));
printf("\n");
//出隊
QueuePop(&q);
while (!QueueIsEmpty(&q))
{
printf("%d ", QueueFront(&q));
QueuePop(&q);
}
printf("\n");
//銷毀
QueueDestory(&q);
printf("\n");
}
6.2 測試結(jié)果
今天數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)棧與隊列的相關(guān)知識點就分享到這里了，感謝你的瀏覽，如果對你有幫助的話，可以給個關(guān)注，順便來個贊。
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