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一、栈
1、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作栈顶，另一端称为栈底。栈中的元素遵守后进先出LIFO（Last In Fisrt 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。
2、如何实现栈
栈作为线性表的一种，实现方式无非两种。一种基于数组实现的顺序结构，另一种则基于链表实现。相对而言我们在实现栈的结构时更倾向于用数组实现，数组结构实现起来更优，因为数组在尾上插入数据的代价比较小。
3、代码实现
3.1 栈的定义
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* data; //动态数组实现
int size; //栈中有效数据个数
int capacity; //栈的容量
}ST;3.2 栈中将要实现的函数
//初始化队列
void StackInit(ST* ps);
// 入栈
void StackPush(ST* ps, STDataType x);
// 出栈
void StackPop(ST* ps);
// 获取栈顶元素
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);
// 销毁栈
void StackDestroy(ST* ps);3.3 函数实现
//栈的初始化
void StackInit(ST* ps)
{
assert(ps);
int newcapacity = 4; //初识容量设置为4
STDataType* a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * newcapacity);
if (a == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
ps->data = a;
ps->size = 0;//初识化为零，代表的是栈顶元素的下一个位置，同时也表示栈内的元素个数
ps->capacity = newcapacity;
}
//压栈操作，将元素压入栈中
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
if (ps->size == ps->capacity)
{
//如果栈中元素有效个数已经达到容量大小，就进行扩容
STDataType* a = (STDataType*)realloc(ps->data, 2 * ps->capacity * sizeof(STDataType));
if (a == NULL)
{
perror("realloc fail");
exit(-1);
}
ps->data = a;
ps->capacity *= 2;
}
ps->data[ps->size] = x;
ps->size++;
}
//出栈，将栈顶元素弹出
void StackPop(ST* ps)
{
assert(ps);
//防止栈中没有元素仍进行出栈操作
//如果对空栈进行出栈，下一次进栈就会造成越界问题
assert(ps->size > 0);
ps->size--;
}
//取出栈顶元素
STDataType StackTop(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->data[ps->size - 1];
}
//返回栈中元素个数
int StackSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->size;
}
//判断栈是否为空栈
bool StackEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->size == 0;
}
//销毁栈
void StackDestroy(ST* ps)
{
assert(ps);
free(ps->data);
ps->data = NULL;
ps->capacity = ps->size = 0;
}二、队列
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，队列中的元素具有先进先出（First In First Out）原则。
入队列：进行插入操作一端称为队尾。
出队列：进行删除操作的一端称为队头。
2、如何实现队列
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，出完数据后需要挪动数据，效率会比较低。
3、代码实现
3.1 队列定义
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
typedef int QDataType;
// 链式结构：表示队列
typedef struct QListNode
{
struct QListNode* next;
QDataType data;
}QNode;
// 队列的结构
typedef struct Queue
{
QNode* front; //队头
QNode* rear; //队尾
int size; //队列元素个数
}Queue;3.2 队列中将要实现的函数
// 初始化队列
void QueueInit(Queue* pq);
// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType data);
// 队头出队列
void QueuePop(Queue* pq);
// 获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* pq);
// 获取队列队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq);
// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq);
// 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* pq);
// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq);3.3 函数实现
#include "Queue.h"
//初识化队列
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->front = pq->rear = NULL;
pq->size = 0;
}
//入队列
void QueuePush(Queue* pq, QDataType data)
{
assert(pq);
QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
newnode->data = data;
newnode->next = NULL;
if (pq->front == NULL)
{
pq->front = pq->rear = newnode;
}
else
{
pq->rear->next = newnode;
pq->rear = newnode;
}
pq->size++;
}
//出队列
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
if (pq->front->next == NULL)
{
free(pq->front);
pq->front = pq->rear = NULL;
}
else
{
QNode* next = pq->front->next;
free(pq->front);
pq->front = next;
}
pq->size--;
}
//取队头元素
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->front->data;
}
//取队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->rear->data;
}
//返回队列中元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->size;
}
//判断队列是否为空
int QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->front == NULL && pq->rear == NULL;
}
//销毁队列
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(pq->size > 0);
QNode* cur = pq->front;
while (cur)
{
QNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->size = 0;
pq->front = pq->rear = NULL;
}以上就是通过C语言实现的栈和队列了，希望能够帮到大家，如果有不对的地方请各位大佬评论区指正。