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数据结构——栈，队列，及其结构特点应用。2

2023-08-07 67
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简介： ​✅<1>主页：我的代码爱吃辣📃<2>知识讲解：数据结构——栈，队列。🔥<3>创作者：我的代码爱吃辣☂️<4>开发环境：Visual Studio 2022🏡<5>系统环境：windows 10💬<6>前言：今天来学习一下，数据结构中的栈和队列的实现和应用。

🍄（3）队列的应用：

LeetCode——225. 用队列实现栈


题目描述：


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思路：


每次入队数据都需要从不为空的队列进，这样可以保证


Push：进栈，对应到两个队列的操作就是，入不为空的队列。


Top：得到栈顶数据，对应到两个队列的操作就是，得到两个队列中不为空的队列的队尾数据。


Pop：删除栈顶数据，对应的两个队列的操作就是，删除不为空队列的队尾数据元素，但是由于队列结构的原因，要想删除队尾数据，就要先删除队尾前面的数据，所以我们可以先将队尾前面的数据放到另外一个空队列，再将队尾数据删除。


Empty：判断栈是否为空，对应的两个队列的操作就是，只有两个队列都已经没有数据时，栈才为空。


代码：

//队列结构
typedef int QUDateType;
typedef struct QueueNode
{
  QUDateType date;
  struct QueueNode* next;
}QueueNode;
typedef struct Queue
{
  QueueNode* head;
  QueueNode* tail;
  int size;
}Queue;
void QueueInit(Queue* pque)
{
  assert(pque);
  pque->head = NULL;
  pque->tail = NULL;
  pque->size = 0;
}
//进队列
void QueuePush(Queue* pque,QUDateType x)
{
  assert(pque);
  QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
  if (newnode == NULL)
  {
    perror("malloc");
    exit(-1);
  }
  newnode->date = x;
  newnode->next = NULL;
  if (pque->head == NULL)
  {
    pque->head = pque->tail = newnode;
  }
  else
  {
    pque->tail->next = newnode;
    pque->tail = newnode;
  }
  pque->size++;
}
//队列为空
bool QueueEmpty(Queue* pque)
{
  assert(pque);
  return pque->head == NULL && pque->tail == NULL;
}
//得到对头数据
QUDateType QueueFront(Queue*pque)
{
  assert(pque);
  assert(!QueueEmpty(pque));
  return pque->head->date;
}
//得到队尾数据
QUDateType QueueBack(Queue* pque)
{
  assert(pque);
  assert(!QueueEmpty(pque));
  return pque->tail->date;
}
//队列数据个数
int QueueSize(Queue* pque)
{
  assert(pque);
  return pque->size;
}
//删除队头数据
void QueuePop(Queue* pque)
{
  assert(pque);
  assert(!QueueEmpty(pque));
  //队列中只有一个数据的时候
  if (pque->head->next == NULL)
  {
    free(pque->head);
    pque->tail = pque->head = NULL;
  }
  else
  {
    QueueNode* popnode = pque->head;
    pque->head = pque->head->next;
    free(popnode);
  }
  pque->size--;
}
//队列销毁
void QueueDestroy(Queue* pque)
{
  assert(pque);
  QueueNode* cur = pque->head;
  while (cur)
  {
    QueueNode* nextnode = cur->next;
    free(cur);
    cur = nextnode;
  }
  pque->head = pque->tail = NULL;
}
//封装两个队列
typedef struct {
    Queue q1;
    Queue q2;
} MyStack;
//创建栈
MyStack* myStackCreate() {
    MyStack*Q=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));
    QueueInit(&Q->q1);
    QueueInit(&Q->q2);
    return Q;
}
//将元素 x 压入栈顶。
void myStackPush(MyStack* obj, int x) {
    //找到空队列与非空队列
    QueueNode*empty=&obj->q1;
    QueueNode*noempty=&obj->q2;
    if(!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        empty=&obj->q2;
        noempty=&obj->q1;
    }
    //将数据入空队列
    QueuePush(noempty,x);
}
//删除栈顶数据
int myStackPop(MyStack* obj) {
    assert(obj);
    //找到空队列与非空队列
    QueueNode*empty=&obj->q1;
    QueueNode*noempty=&obj->q2;
    if(!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        empty=&obj->q2;
        noempty=&obj->q1;
    }
    //将非空队列只留一个数据，其他的全部出队到空队列
    while(QueueSize(noempty)>1)
    {
        QueuePush(empty,QueueFront(noempty));
        QueuePop(noempty);
    }
    //返回非空队列的最后一个数据
    int ret=QueueFront(noempty);
    QueuePop(noempty);
    return ret;
}
//返回栈顶数据
int myStackTop(MyStack* obj) {
    assert(obj);
    QueueNode*empty=&obj->q1;
    QueueNode*noempty=&obj->q2;
    if(!QueueEmpty(&obj->q1))
    {
        empty=&obj->q2;
        noempty=&obj->q1;
    }
    return QueueBack(noempty);
}
//栈判空
bool myStackEmpty(MyStack* obj) {
    assert(obj);
    return QueueEmpty(&obj->q1)&&QueueEmpty(&obj->q2);
}
//销毁栈
void myStackFree(MyStack* obj) {
    assert(obj);
    QueueDestroy(&obj->q1);
    QueueDestroy(&obj->q2);
    free(obj);
}

测试：



2.LeetCode——622. 设计循环队列

题目描述：



思路:在设计循环队列的时候，我们可以使用数组，或者链表都是可以的，这里我们就使用数组来实现循环队列。

1.MyCircularQueue（结构）

typedef struct {
    int *date;
    //最后一个数据的下一个坐标
    int tail;
    //头指针
    int head;
    循环队列的容量
    int k;
} MyCircularQueue;

2.MyCircularQueue(k)(创建)

在设计循环队列的时候，我们设计队列的容量时多开一个容量，目的是为了更好的分清队空和队满，队空和队满的时候，头尾坐标都会指在同一位置上。



 


MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
    MyCircularQueue*Q=(MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
    Q->date=(int *)malloc(sizeof(int)*(k+1));
    Q->tail=0;
    Q->head=0;
    Q->k=k;
    return Q;
}

3.myCircularQueueEnQueue（入队）

bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    //先判断队列是否已经满了
    if(myCircularQueueIsFull(obj))
    {
        return false;
    }
    //断言判断队列结构
    assert(obj);
    //在队尾出数据
    obj->date[obj->tail++]=value;
    //当数据尾部已经在数组的最后了，此时在进入数据后，
    //数据尾巴下标时刻保持在数据尾部的后一个下标的，
    //就要回到数组的头部位置。
    if(obj->tail==(obj->k)+1)
    {
        obj->tail=0;
    }
    return true;
}



4.Front(获取对头数据)

int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
    assert(obj);
    //队列不为空，才可以获得数据
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return -1;
    }
    return obj->date[obj->head];
}

5.deQueue(删除对头数据)

bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    assert(obj);
    //队列不能为空
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return false;
    }
    //如果head不在数组的尾部，直接head++
    obj->head++;
    //如果head，在数组的最后一个位置，此时head++以后需要循环到数组第一个位置
    if(obj->head==obj->k+1)
    {
        obj->head=0;
    }
    return true;
}



 

6.Rear(获得队尾数据)

int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
    assert(obj);
    //首先队列不能为空
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return -1;
    }
    //当数据尾在数组开头处，最后一个数据在数组的尾部
    //此时k就是数组的最后一个数据的下标
    if(obj->tail-1<0)
    {
        return obj->date[obj->k];
    }
    //如果数据尾部在数组中间或者是在数组尾部，数据尾部就是date[tail-1].
    return obj->date[obj->tail-1];
}



7.isEmpty(判断队列是否为空)

bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    assert(obj);
    //头尾相等就是空。
    return obj->tail==obj->head;
}

8.isFull(判断队列是否满)

bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
    assert(obj);
    //当tail在数组的最后一个位置时，head在数组第一个位置。
    //tail不在数据的最后。
    return (obj->tail+1)%(obj->k+1)==obj->head;
}



9. 销毁队列

void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
    assert(obj);
    free(obj->date);
    free(obj);
}

代码：

typedef struct {
    int *date;
    int tail;
    int head;
    int k;
} MyCircularQueue;
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj);
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj);
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
    MyCircularQueue*Q=(MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
    Q->date=(int *)malloc(sizeof(int)*(k+1));
    Q->tail=0;
    Q->head=0;
    Q->k=k;
    return Q;
}
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    if(myCircularQueueIsFull(obj))
    {
        return false;
    }
    assert(obj);
    obj->date[obj->tail++]=value;
    if(obj->tail==(obj->k)+1)
    {
        obj->tail=0;
    }
    return true;
}
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    assert(obj);
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return false;
    }
    obj->head++;
    if(obj->head==obj->k+1)
    {
        obj->head=0;
    }
    return true;
}
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
    assert(obj);
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return -1;
    }
    return obj->date[obj->head];
}
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
    assert(obj);
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))
    {
        return -1;
    }
    if(obj->tail-1<0)
    {
        return obj->date[obj->k];
    }
    return obj->date[obj->tail-1];
}
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    assert(obj);
    return obj->tail==obj->head;
}
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
    assert(obj);
    return (obj->tail+1)%(obj->k+1)==obj->head;
}
void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
    assert(obj);
    free(obj->date);
    free(obj);
}


测试：



🍂最后

要想改变我们的人生，第一步就是要改变我们的心态。只要心态是正确的，我们的世界就会的光明的。


 

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Windows
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数据结构队列
数据结构应用
数据结构队列应用
数据结构栈
数据结构栈队列
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