一、栈
1.概念及结构特点
栈是一种特殊的线性表，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。
栈的特点：只能在一端进行数据的插入和删除；遵循“先进后出”原则。
入栈和出栈操作
结构体定义
// 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;
2.接口实现
接口定义
// 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);
接口实现
void StackInit(Stack* ps)
{
ps->_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType)*2);
ps->_capacity = 5;
ps->_top = 0;
}
// 入栈
void StackPush(Stack* ps, STDataType data)
{
assert(ps);
//判断栈是否满了，如果满了先进行增容在入栈
if (ps->_top == ps->_capacity)
{
ps->_capacity *= 2;
ps->_a = (STDataType*)realloc(ps->_a,sizeof(STDataType)*(ps->_capacity));
}
ps->_a[ps->_top] = data;
ps->_top++;
}
// 出栈
void StackPop(Stack* ps)
{
assert(ps);
//判断栈是否为空，如果为空直接退出
if (StackEmpty(ps))
return;
printf("%d ",ps->_a[ps->_top-1]);
ps->_top--;
}
// 获取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* ps)
{
assert(ps);
//判断栈是否为空
if (StackEmpty(ps))
return -1;
return ps->_a[ps->_top - 1];
}
// 获取栈中有效元素个数
int StackSize(Stack* 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
int StackEmpty(Stack* ps)
{
assert(ps);
return !(ps->_top);
}
// 销毁栈
void StackDestroy(Stack* ps)
{
assert(ps);
free(ps->_a);
ps->_a = NULL;
}
二、队列
1.概念结构及特点
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) 的特点。
入队列：进行插入操作的一端称为队尾，入队列只能从队尾入。
出队列：进行删除操作的一端称为队头，出队列只能从队头出。
结构体定义
// 链式结构：表示队列
typedef struct QListNode
{
struct QListNode* _pNext; //指针域
QDataType _data; //节点域
}QNode;
// 队列的结构
typedef struct Queue
{
QNode* _front; //队头指针
QNode* _rear; //队尾指针
}Queue;
2.接口定义和实现
接口的定义
// 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 QueueDestrory(Queue* q);
接口的实现
// 初始化队列
void QueueInit(Queue* q)
{
//初始化一个空队列
q->_front = NULL;
q->_rear = NULL;
}
// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* q, QDataType data)
{
assert(q);
//创建节点
QNode* newNode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
newNode->_data = data;
newNode->_next = NULL;
//判断队列是否为空
if (q->_front == NULL)
{
q->_front = newNode;
q->_rear = newNode;
}
else
{
q->_rear->_next = newNode;
q->_rear = q->_rear->_next;
}
}
// 队头出队列
void QueuePop(Queue* q)
{
assert(q);
//判断队列是否为空
if (q->_front == NULL)
{
return;
}
QNode* head = q->_front;
q->_front = q->_front->_next;
free(head);
head = NULL;
}
// 获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* q)
{
assert(q);
assert(q);
//判断队列是否为空,为空返回-1
if (q->_front == NULL)
{
return -1;
}
return q->_front->_data;
}
// 获取队列队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* q)
{
assert(q);
if (q->_front == NULL)
return -1;
return q->_rear->_data;
}
// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* q)
{
assert(q);
QNode* curr = q->_front;
int size = 0;
while (curr)
{
size++;
curr = curr->_next;
}
return 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
int QueueEmpty(Queue* q)
{
assert(q);
if (q->_front == NULL)
return 1;
return 0;
}
// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* q)
{
assert(q);
QNode* curr = q->_front;
QNode* del = NULL;
while (curr)
{
del = curr;
curr = curr->_next;
free(del);
}
del = NULL;
}
扩展：环形队列
在循环队列中，为了方便判断队列的空和满状态，设置了一个空节点，不存储任何数据，专门用来存储队尾指针。
循环队列的接口实现
结构体定义
typedef struct
{
int* arry;//队列数组
int front;//队头下标
int rear;//队尾下标
int k;//队列大小
} MyCircularQueue;
```c
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
MyCircularQueue* q = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
//初始化队列
//为队列数组开辟空间，大小为k的队列需开辟k+1个节点
q->arry = (int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));
q->front = q->rear = 0;
q->k = k;
return q;
}
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
//判断队列是否为满，如果满返回false
if(myCircularQueueIsFull(obj))
{
return false;
}
//入队
obj->arry[obj->rear] = value;
//队尾指针后移
obj->rear = (obj->rear + 1)%(obj->k+1);
return true;
}
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
{
return false;
}
obj->front = (obj->front + 1)%(obj->k + 1);
return true;
}
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
return -1;
return obj->arry[obj->front];
}
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
return -1;
int tail = obj->rear - 1;
if(tail == -1)
tail = obj->k;
return obj->arry[tail];
}
int myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
if(obj->rear == obj->front)
return true;
return false;
}
int myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
if((obj->rear + 1)%(obj->k + 1) == obj->front)
return true;
return false;
}
void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
free(obj->arry);
free(obj);
}
/**
* Your MyCircularQueue struct will be instantiated and called as such:
* MyCircularQueue* obj = myCircularQueueCreate(k);
* bool param_1 = myCircularQueueEnQueue(obj, value);
* bool param_2 = myCircularQueueDeQueue(obj);
* int param_3 = myCircularQueueFront(obj);
* int param_4 = myCircularQueueRear(obj);
* bool param_5 = myCircularQueueIsEmpty(obj);
* bool param_6 = myCircularQueueIsFull(obj);
* myCircularQueueFree(obj);
*/