队列和栈(C语言)

栈和队列的基本性质

栈是先进后出的结构（弹夹）
队列是先进先出的（排队）
栈和队列在实现结构上可以有数组和链表两种方式

栈结构的基本操作：

1、弹栈

2、访问栈顶元素

3、压栈操作

4、返回当前栈中的元素个数

队列结构的基本操作：

1、队列元素进队列是从队尾插入的

2、队列元素出队列是从对头弹出的（类似于日常排队）

/*栈的结构定义（顺序栈）*/

#define MAXSIZE    100

typedef int ElemType;    /*视栈中要存放的具体元素类型而定*/
typedef int Status;

typedef struct 
{
    ElemType data[MAXSIZE];  //利用系统的栈来存放栈元素
    int top;        
}Stack;


typedef struct
{
    ElemType *base;        //利用堆来存放栈的元素
    ElemType *top;         //栈顶指针和栈底指针
    int count;             //栈的大小
}Stack1;

/*栈的初始化*/

Status InitStack(Stack *s)
{
    if(s == NULL)
    {
        return -1;
    }
    
    s->top = -1;       //初始化栈顶指针
    return 0;
}


#define NUM    10

Status InitStack(Stack1 *s1)
{
    if(s1 == NULL)
    {
        return -1;
    }
    
    s1->top = (ElemType *)malloc(sizeof(ElemType)*NUM);    //初始化栈顶指针
    if(NULL == s1->top)
    {
        return -1;  //申请内存失败
    }
    s1->base = s1->top;  
    s1->count = 0;
    
    return 0;
}

/*压栈*/

Status push(Stack *s, ElemType e)
{
    if(s->top == MAXSIZE-1)
    {
        //栈满
        return -1;
    }
    s->top++; 
    s->data[s->top] = e;
           
    return 0;
}

Status push(Stack1 *s1, ElemType e)
{
    if(s1->top == s1->base+NUM-1)
    {
        //栈满
        return -1;
    }
 
    *(s1->top) = e;
    s1->top++;
    s1->count++;      
    return 0;
}

/*出栈*/

Status pop(Stack *s, ElemType *e)
{
    if(s->top == -1)
    {
        //栈空
        return -1;
    }

    *e = s->data[s->top];
    s->top--;
    return 0;
}

Status pop(Stack1*s1, ElemType *e)
{
    if(s1->top == s1->base)
    {
        //栈空
        return -1;
    }

    *e = *(s1->top);
    s1->top--;
    s->count--;
    return 0;
}

/*链式栈*/

/*栈元素的（节点的结构）和栈结构的定义*/

typedef int ElemType;
typedef int Status;

/*结点的结构*/
typedef struct node 
{
    ElemType data;
    struct node *next;
}Node;


/*栈的结构*/
typedef struct 
{
    struct node *top;    //栈顶指针
    int count;           //用来记录栈元素的个数
}Stack;

/*链栈初始化*/

Status InitStack(Stack *s)
{
    if(NULL == s)
    {
        return -1;
    }
    
    s->top = NULL;    //栈空，栈顶指针指向NULL
    s->count = 0;    
    return 0;
}

/*把链表的头指针当作栈的栈顶指针，链表的尾结点当作栈底*/

/*栈元素只在栈顶进栈或者出栈*/

/*压栈*/

Status push(Stack *s, ElemType e)
{
    if(NULL == s)
    {
        return -1;
    }
    Node *p = (Node *)malloc(sizeof(Node));    //申请一个节点
    if(NULL == p)
    {
        return -1;
    }
    p->data = e;
    p->next = s->top;      //令新创建的节点指向当前的栈顶
    s->top = p;            //栈顶指针指向新压栈的元素
    s->count++;
    return 0;       
}

/*出栈*/

Status pop(Stack *s, ElemType *e)
{
    if(NULL==s || NULL==s->top)
    {
        return -1;
    }
    
    *e = s->top->data;        //取出栈顶元素的值
    Node *temp = s->top;      //保存当前要出栈的栈顶元素的地址
    s->top = s->top->next;    //将栈顶指针移向下一个元素
    s->count--;
    free(temp);               //释放当前栈顶元素的指针
    return 0;
}

/*循环队列（顺序结构）*/

#define MAXSIZE    10    //队列的大小

typedef int ElemType;
typedef int Status;


/*顺序队列结构*/
typedef struct 
{
    ElemType data[MAXSIZE];    //利用系统的栈来存放队列的元素
    int front;        //队头（出队）
    int rear;         //队尾（进队）
}Queue;

/*队列的初始化*/

Status InitQueue(Queue *q)
{
    if(NULL == q)
    {
        return -1;
    }
    
    q->rear = 0;
    q->front = 0;
    return 1;
}

/*返回循环队列的元素个数*/

int NumQueue(Queue *q)
{
    return (q->rear-q->front+MAXSIZE)%MAXSIZE;
}

/*进队列（从队尾进队）*/

Status EnQueue(Queue *q, ElemType e)
{
    if(NULL==q || (q->rear+1)%MAXSIZE==q->front)
    {
        return -1;
    }
    
    q->data[q->rear] = e;
    q->rear = (q->rear+1) % MAXSIZE;
    return 0;
}

/*出队列（从队头出队）*/

Status OutQueue(Queue *q, ElemType *e)
{
    if(q==NULL || q->rear==q->front)
    {
        return -1;
    }
    
    *e = q->data[q->front];
    q->front = (q->front+1) % MAXSIZE;
    
    return 0;
}

/*用链表实现队列*/

/*队列元素的结点结构和队列结构*/

/*队列存储的元素的类型*/
typedef int ElemType;
typedef int Status;

/*结点结构*/
typedef struct node
{
    ElemType data;
    struct node *next;
}Node;

/*队列结构（一个队头指针，一个队尾指针）*/
typedef struct 
{
    struct node *front;
    struct node *rear;
}Queue;

/*链式队列的初始化*/

/*无头结点*/
Status InitQueue(Queue *q)
{
    if(NULL == q)
    {
        return -1;
    }
    q->front = NULL;
    q->rear = NULL; 
    return 0;   
}

/*有头结点*/

Status InitQueue(Queue *q)
{
    if(NULL == q)
    {
        return -1;
    }

    /*创建一个头结点*/
    Node *p = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    if(NULL == p)
    {
        return -1;
    }

    /*初始化头结点和队头队尾指针*/
    p->next = NULL;
    q->front = p;
    q->rear = p;

    return 0;
}

/*元素进队列*/

Status EnQueue(Queue *q, ElemType e)
{
    if(NULLL == q)
    {
        return -1;
    }
    Node *temp = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    if(NULL == temp)
    {
        //申请内存失败
        return -1;
    }
    /*初始化新插入的节点*/
    temp->next = NULL;
    temp->data = e;
    /*从队尾连接新插入的节点并把队尾指针指向新插入的节点*/
    q->rear->next = temp;
    q->rear = temp;
    return 0;
}

/*元素出队列*/

/*无头结点版本，从队头出队*/
Statu OutQueue(Queue *q, ElemType *e)
{
    if(NULL == q || (NULL==q->rear))
    {
        return -1;
    }
    if(q->front == q->rear)
    {
        /*如果大家都指向同一个节点证明队列只有一个元素，那么q->rear也应该要改变*/
        free(q->front);
        q->front = NULL;
        q->rear = NULL;  
        return 0;
    }
  
    Node *temp = q->front;
    *e = q->front->data; 
     
    q->front = q->front->next;
    free(temp);

    return 0;
}


/*有头结点版本*/
Status OutQueue(Queue *q, ElemType *e)
{
    if(NULL==q || (q->rear==q->front))
    {   
        return -1;
    }  
    Node *temp = q->front->next; 
    if(q->front->next == q->rear)
    {
        q->rear = q->front;
    }
    q->front->next = temp->next;
    *e = temp->data;
    free(temp);
    
    return 0;
}

/*计算队列元素的数量*/

/*无头结点*/
int NumQueue(Queue *q)
{
	if(NULL == q)
	{
		return -1;
	}
	int count = 1;
	Node *temp1 = q->front;
	Node *temp2 = q->rear;
	if(temp1==NULL && temp2==NULL)
	{
		return 0;
	}
	else if(temp1 == temp2)
	{
		return count;
	}
	
	while(temp1 != temp2)
	{
		count++;
		temp1 = temp1->next;;
	}
	return count;
}

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