1.栈的表示和实现
1.1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。
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。

1.2栈的实现
栈的实现一般可以使用数组或者链表实现,相对而言数组的结构实现更优一些。因为数组在尾上 插入数据的代价比较小。

// 下面是定长的静态栈的结构,实际中一般不实用,所以我们主要实现下面的支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
#define N 10
typedef struct Stack
{
STDataType _a[N];
int _top; // 栈顶
}Stack;
// 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;
// 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);
void StackInit(ST* ps)
{
assert(ps);
ps->a = NULL;
ps->top = 0; //-1也可以
ps->capacity = 0;
}
void StackDestroy(ST* ps)
{
assert(ps);
free(ps->a);
ps-> a= NULL;
ps->capacity = ps->top = 0;
}
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
if (ps->top == ps->capacity)
{
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
STDataType* tmp = realloc(ps->a, sizeof(STDataType) * newCapacity);
//realloc对已有的空间进行扩容
if (tmp == NULL)
{
printf("realloc fail\n");
exit(-1);
}
//扩容成功
ps->a = tmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
void StackPop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!StackEmpty(ps));//top不能为0
ps->top--;
}
STDataType StackTop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!StackEmpty(ps));
return ps->a[ps->top - 1];
}
int StackSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
bool StackEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
2.队列的表示和实现
2.1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,队列具有先 进先出FIFO(First In First Out) 入队列:进行插入操作的一端称为队尾 出队列:进行删除操作的一 端称为队头

2.2队列的实现
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,效率会比较低。

// 链式结构:表示队列
typedef struct QListNode
{
struct QListNode* _pNext;
QDataType _data;
}QNode;
// 队列的结构
typedef struct Queue
{
QNode* _front;
QNode* _rear;
}Queue;
// 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 QueueDestroy(Queue* q);
void QueueInit(Queue* pq)
{
assert(pq);
pq->head = NULL;
pq->tail = NULL;
}
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
assert(pq);
QueueNode* cur = pq->head;
while (cur!=NULL)
{
QueueNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
pq->head=pq->tail = NULL;
}
void QueuePush(Queue* pq, QDataType x)
{
assert(pq);
QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
if (pq->head == NULL)
{
pq->head = pq->tail = newnode;
}
else
{
pq->tail->next = newnode;
pq->tail = newnode;
}
}
void QueuePop(Queue* pq)
{
assert(pq);
//暴力判空
assert(!QueueEmpty(pq));
QueueNode* next = pq->head->next;
free(pq->head);
pq->head = next;
if (pq->head ==NULL)
{
pq->tail = NULL;
}
}
QDataType QueueFront(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->head->data;
}
QDataType QueueBack(Queue* pq)
{
assert(pq);
assert(!QueueEmpty(pq));
return pq->tail->data;
}
int QueueSize(Queue* pq)
{
assert(pq);
int n = 0;
QueueNode* cur = pq->head;
while (cur)
{
++n;
cur = cur->next;
}
return n;
}
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
assert(pq);
return pq->head == NULL;
}
3.栈和队列OJ题
- 括号匹配问题。20. 有效的括号 - 力扣(LeetCode)
- 用队列实现栈。225. 用队列实现栈 - 力扣(LeetCode)
- 用栈实现队列。232. 用栈实现队列 - 力扣(LeetCode)
4.相关概念选择题
选择题
1.循环队列的存储空间为 Q(1:100) ,初始状态为 front = rear = 100 。经过一系列正常的入队与 退队操作后, front = rear = 99 ,则循环队列中的元素个数为( ) A 100 B 2 C 99 D 0
2.下列与队列应用的是() A 函数的递归调用 B 数组元素的引用 C 多重循环的执行 D 先到先服务的作业调度
3.一个栈的初始状态为空。现将元素1、2、3、4、5、A、B、C、D、E依次入栈,然后再依次出栈,则 元素出栈的顺序是( )。 A 12345ABCDE B EDCBA54321 C ABCDE12345 D 54321EDCBA
4.若进栈序列为 1, 2, 3, 4 ,进栈过程中可以出栈,则下列不可能的一个出栈序列是() A 1, 4, 3, 2 B 2, 3, 4, 1 C 3, 1, 4, 2 D 3, 4, 2, 1
1.D 2.D 3.B 4.C