栈+队列的基本操作实现（严蔚敏版设计思路解读c++）

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大家好，我是集美貌与才华于一身的阿俊呐，咳咳咳…不接受任何反驳，感谢你辣么好看还来关注我，嘿嘿嘿，让我们进入正题叭…biu~ biu~…

这篇博客主要是我学完数据结构（严蔚敏版），想记录下来以后复习用。

• 从零搭建起栈和队列的操作
• 顺序动态栈和动态数组的关系（栈也可用链式结构实现，不过不常用）
• 链式队列和链表的关系（队列也可用顺式结构实现，不过不常用）
• 数组与链表的优缺点

数据结构设计思路剖析

先聊聊基础的顺序（动态数组）、链式结构（链表）的设计思路，再唠唠如何在已有基础上衍生出比较高级的顺序（动态顺序栈）、链式结构（链队）的设计

动态数组的数据结构

//动态数组的数据结构 
typedef struct
{
	int* elem;//数组首地址
	int length;//数组长度
	int listsize;//数组可用空间
}SqList;

• 动态数组克服了静态数组无法改变空间大小的缺陷
• 该数据结构也类似于面向对象思想，将动态数组看做一个对象，其中包含了三个属性，待会儿要实现的功能就是其操作

在动态数组的基础上添加限制，稍作变形，就是顺序动态栈了

顺序动态栈的数据结构

typedef struct
{
	int* base;//栈底
	int* top;//栈顶
	int listsize;//可用空间大小
}SqStack;

看看动态栈是如何由动态数组衍生而来

• base相当于动态数组的首地址elem
• top指向最后一个有效元素的下一个位置(特性）
• top-base = 动态数组的length
• top = base 时栈空

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链表的数据结构

typedef struct	LNode//链表 
{
	int data;//节点中的数据
	struct LNode* next;//指向下一个节点的指针
}LNode,*LinkList;

在链表的数据结构的构成中，可分为两大类：数据项，指针项

• 数据项可根据需要任意定义，灵活多变
• 指针项虽然永远只占4位，但也是可指向任意节点

在链表的基础上添加首尾指针，稍作限制，就是队列啦

链式队列的数据结构

typedef struct	LNode//链表 
{
	int data;
	struct LNode* next;
}LNode,*LinkList;
typedef struct
{
	LNode* front;//队头指针
	LNode* rear; //队尾指针
}LinkQueue;

看看队列是如何由链表衍生而来

• 只需添加指向节点的头尾指针即可，因为链表的特点是只需要知道头指针，就可遍历整个链表；为什么添加尾指针呢？因为队列要求一端进，一端出，所以得充分利用头和尾

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功能构造思路

tips

数据结构的定义直接决定了其基本操作及算法实现的难度，所以呀，我们学习数据结构一是为了掌握基本的结构定义，二是体会各种结构是如何构造而来，今后遇到实际问题时方有可能设计出不错的数据结构

操作分为四个部分–增查改删

线性表无论是动态数组/栈还是链表/队列，基本操作均逃不出四座大山–增查改删，让我们来给他们排排序

• 增加元素永远是老大，因为最开始是0，什么都没有，我们需建立一个表，其余的操作方可进行，建立一个表也就是从空表开始反复增加（插入）元素。若是一个表都不存在，我们拿什么查改删
• 查找元素是老二，为啥把它排第二，我改删不服。若是把查找排老四，一进行改时突然发现，我该改谁呢？同时删也发现了这个问题，没有改删的对象可咋办，诶呀呀，查你还是快回第二吧。
• 改删元素位置顺序不太重要，看需要哪个操作多，相较之下，修改元素是比较简单的，找到元素后修改就行，而删除在数组中麻烦，在链表方便

以上的功能排序也是具体实现时的顺序，只要你掌握了动态数组和链表的增查改删，

栈功能（仅有增删，无查改）

• 入栈–增
• 出栈–删

队列功能（仅有增删，无查改）

• 入队–增
• 出队–删

二者由于自身特性限制，比动态数组和链表的功能还少，所以实现起来也较简单，只有两个功能。

一个有意思的偷懒

• 值得一提的是为啥我们选择在链表的头结点后删除，尾节点插入。
  按理说无论是链表的头和尾，均可进行插入删除操作呀。那让我们来唠嗑唠嗑，假设在链表头结点插入，新节点指向头结点后一个元素，头结点指向新节点，插入成功；再看看在尾节点删除，删除得知道尾节点前一个节点，诶嘿，突然发现，单向链表只能往后找，没法回头呀，这时候如果想解决问题，仅有添加一个指向尾节点前一个的指针咯。若是选择在尾部插入，尾节点直接指向新节点就大功告成，头结点删除也很容易。相较之下，后者少用一个指针，更为简单，所以我们采用简单的方法

顺序结构和链式结构的优缺点

• 顺序结构便于查找，修改，只要寻址即可；而删除，增加需要移动位置，不便于实现
• 链式结构便于删除，增加，只需改变指针指向，且当节点信息很多时，链式效率极高；而对于查找，修改，必须从头到尾遍历
• 二者是互补关系，各有所长，应根据实际应用选择合适的结构

完整实现代码

栈实现完整代码

#include<iostream>
using namespace std;
#include<stdlib.h>
#define INIT_SIZE 100
#define INCREMENT 10

//top指向有元素的下一个位置
//top-base = 动态数组的length
//base相当于动态数组的首地址elem 
typedef struct
{
	int* top;
	int* base;
	int listsize;
}SqStack;
void InitStack(SqStack &S)
{
	S.base = (int*)malloc(INIT_SIZE*sizeof(int));
	S.top = S.base;
	S.listsize = INIT_SIZE;
}
//入栈 
void Push(SqStack &S,int e)
{
	if(S.top - S.base >= S.listsize)//动态扩容 
	{
		S.base = (int*)realloc(S.base,(S.listsize+INCREMENT)*sizeof(int));
		S.top = S.base + S.listsize;//更新栈顶 
		S.listsize = S.listsize+INCREMENT;//更新可用空间 
	}
	*S.top = e; 
	S.top++;
}
//空->true;非空->false 
bool IsEmpty(SqStack S)
{
	if(S.top == S.base)return true;
	else return false;
}
//仅删除栈顶，不返回值 
void Pop(SqStack &S)
{
	if(!IsEmpty(S))
	{
		S.top--;//只删除栈顶，不弹出 
	}
	else cout<<"栈空！"<<endl; 
}
//仅返回栈顶值，不删除 
int GetTop(SqStack S)
{
	if(!IsEmpty(S))
	{
		return *(S.top-1);
	}
	else return -11111;//表示空栈 
}

int main()
{
	SqStack S;
	InitStack(S);
	for(int i =0; i <10; i++)
	{
		Push(S,i);
		cout<<GetTop(S);
	}
	cout<<endl;
	for(int i =0; i <10; i++)
	{
		cout<<GetTop(S);
		Pop(S);
	}cout<<GetTop(S);Pop(S);
	return 0;
 } 

队列实现完整代码

#include<iostream>
using namespace std;
#include<stdlib.h>

//队列基本操作
typedef struct QNode
{
	int data;
	struct QNode* next;
}QNode,LNode,*LinkList;

typedef struct
{
	QNode* front;
	QNode* rear;
}LinkQueue;

void InitQueue(LinkQueue &Q)
{
	Q.front = Q.rear = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));//头尾均指向头指针 
	Q.front->next = NULL;//尾部赋空 
}
//尾部插入 
void Enqueue(LinkQueue &Q,int data)
{
	QNode* p = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	p->data = data;
	p->next = NULL;
	
	Q.rear->next = p;
	Q.rear = p;
}
//空->true;非空->false 
bool IsEmpty(LinkQueue Q)
{
	if(Q.front->next)	return false;
	else return true;
}
//头部删除；注意删除的节点为尾节点时，重新将尾节点指向头结点 
void Dequeue(LinkQueue &Q)
{
	if(!IsEmpty(Q))
	{
		Q.front->next = Q.front->next->next;
		if(IsEmpty(Q))	Q.rear = Q.front;//删除尾节点，重新将尾指针指向头 
	}
}
//获取队头元素 
int GetTop(LinkQueue &Q)
{
	if(!IsEmpty(Q))
	{
		return Q.front->next->data;
	}
	else return -111111;
}
int main()
{//模仿栈测试，你写一个队列测试吧
	return 0;
 }