AI 助理
备案控制台
开发者社区 云计算 文章 正文

数据结构——栈与队列

2023-11-22 91
版权
版权声明：
本文内容由阿里云实名注册用户自发贡献，版权归原作者所有，阿里云开发者社区不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。具体规则请查看《 阿里云开发者社区用户服务协议》和 《阿里云开发者社区知识产权保护指引》。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容，填写 侵权投诉表单进行举报，一经查实，本社区将立刻删除涉嫌侵权内容。
简介： 数据结构——栈与队列

一、栈

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。

dc51d4518e0e3f39de9d4af44decab3b_82d4b352eeb54c2dadc97e030c323038.jpeg

1.2 栈的实现（数组栈）

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。

93442e00d5f5f1d07d1e3d84bdf0e9a3_a53f0742379a48c19ea04c0f48294a8a.png

1.2.1 栈的基本功能实现

#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>
typedef int  SDateType;
typedef struct Stack
{
  SDateType* a;
  int top;
  int capacity;
}Stack;
//初始化栈和销毁栈
void InitStack(Stack* ps);
void DestoryStack(Stack* ps);
//出栈和入栈
void StackPush(Stack* ps, SDateType x);
void StackPop(Stack* ps);
//栈的有效个数和栈顶元素
int  StackSize(Stack* ps);
int   StackTop(Stack* ps);
//栈是否为空
bool StackEmpty(Stack* ps);


1.2.1.1 栈的初始化和销毁
//初始化栈和销毁栈
void InitStack(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  ps->a = NULL;
  ps->capacity = ps->top = 0;
}
void DestoryStack(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  free(ps->a);
  ps->a = NULL;
  ps->capacity = ps->top = 0;
}


1.2.1.2  入栈和出栈
//出栈和入栈
void StackPush(Stack* ps, SDateType x)
{
  assert(ps);
  //扩容
  if (ps->top == ps->capacity)
  {
    int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
    SDateType* tmp = (SDateType*)realloc(ps->a,newcapacity*sizeof(SDateType));
    if (tmp == NULL)
    {
      perror("realloc fail:");
        return;
    }
    ps->a = tmp;
    ps->capacity = newcapacity;
  }
  //尾插
  ps->a[ps->top] = x;
  ps->top++;
}
void StackPop(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  assert(ps->top > 0);//只少有一个元素，才能删除
  ps->top--;
}


1.2.1.3 栈的元素个数和栈顶元素
//栈的有效个数和栈顶元素
int  StackSize(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  return ps->top;
}
int   StackTop(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  assert(ps->top > 0);
  return ps->a[ps->top - 1];
}


1.2.1.4  栈是否为空
//栈是否为空
bool StackEmpty(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  return ps->top == 0;
}


1.2.2  Stack.h

#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>
typedef int  SDateType;
typedef struct Stack
{
  SDateType* a;
  int top;
  int capacity;
}Stack;
//初始化栈和销毁栈
void InitStack(Stack* ps);
void DestoryStack(Stack* ps);
//出栈和入栈
void StackPush(Stack* ps, SDateType x);
void StackPop(Stack* ps);
//栈的有效个数和栈顶元素
int  StackSize(Stack* ps);
int   StackTop(Stack* ps);
//栈是否为空
bool StackEmpty(Stack* ps);


1.2.3  Stach.c

#include"Stack.h"
//初始化栈和销毁栈
void InitStack(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  ps->a = NULL;
  ps->capacity = ps->top = 0;
}
void DestoryStack(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  free(ps->a);
  ps->a = NULL;
  ps->capacity = ps->top = 0;
}
//出栈和入栈
void StackPush(Stack* ps, SDateType x)
{
  assert(ps);
  //扩容
  if (ps->top == ps->capacity)
  {
    SDateType newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
    SDateType* tmp = (SDateType*)realloc(ps->a,newcapacity*sizeof(SDateType));
    if (tmp == NULL)
    {
      perror("realloc fail:");
        return;
    }
    ps->a = tmp;
    ps->capacity = newcapacity;
  }
  //尾插
  ps->a[ps->top] = x;
  ps->top++;
}
void StackPop(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  assert(ps->top > 0);//只少有一个元素，才能删除
  ps->top--;
}
//栈的有效个数和栈顶元素
int  StackSize(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  return ps->top;
}
int   StackTop(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  assert(ps->top > 0);
  return ps->a[ps->top - 1];
}
//栈是否为空
bool StackEmpty(Stack* ps)
{
  assert(ps);
  return ps->top == 0;
}


二、队列

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)的原则。

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（单链表队列）

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，效率会比较低。


2.2.1 队列的基本功能实现

#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef int QDateType;
typedef struct QueueNode
{
  QDateType val;
  struct QueueNode * next;
}QueueNode;
typedef struct Queue
{
  QueueNode *head;
  QueueNode *tail;
  QDateType size;
}Queue;
// 初始化队列
void QueueInit(Queue* pq);
void QueueDestroy(Queue* pq);
// 队尾入列和出列
void QueuePush(Queue* pq, QDateType x);
void QueuePop(Queue* pq);
// 返回队头和队尾
QDateType QueueFront(Queue* pq);
QDateType 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
bool QueueEmpty(Queue* pq);


2.2.1.1 队列的初始化和销毁
// 初始化队列
void QueueInit(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  pq->head = pq->tail = NULL;
  pq->size = 0;
}
//队列的销毁
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  return pq->head==NULL;
}


2.2.1.2 入列和出列
//入列
void QueuePush(Queue* pq, QDateType x)
{
  assert(pq);
  QueueNode* node = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
  node->val = x;
  node->next = NULL;
  if (pq->tail == NULL)
  {
    pq->head = pq->tail = node;
    pq->size++;
  }
  else
  {
    pq->tail->next = node;
    pq->tail = node;
    pq->size++;
  }
}
//出列
void QueuePop(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  assert(pq->head != NULL);//只少保证一个节点
  QueueNode* del = pq->head;
  pq->head = pq->head->next;
  free(del);
  del = NULL;
  pq->size--;
  if (pq->head == NULL)//只有一个节点处理
  {
    pq->tail = NULL;
  }
}


2.2.1.3    返回队头和队尾元素
// 返回队头和队尾
QDateType QueueFront(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  return pq->head->val;
}
QDateType QueueBack(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  return pq->tail->val;
}


2.2.1.4  队列元素个数
// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  return pq->size;
}


2.2.1.5  队列是否为空
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  return pq->head==NULL;
}


2.2.2  Queue.h

#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef int QDateType;
typedef struct QueueNode
{
  QDateType val;
  struct QueueNode * next;
}QueueNode;
typedef struct Queue
{
  QueueNode *head;
  QueueNode *tail;
  QDateType size;
}Queue;
// 初始化队列
void QueueInit(Queue* pq);
void QueueDestroy(Queue* pq);
// 队尾入列和出列
void QueuePush(Queue* pq, QDateType x);
void QueuePop(Queue* pq);
// 返回队头和队尾
QDateType QueueFront(Queue* pq);
QDateType 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
bool QueueEmpty(Queue* pq);


2.2.1 Queue.c

#include"Queue.h"
// 初始化队列
void QueueInit(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  pq->head = pq->tail = NULL;
  pq->size = 0;
}
void QueuePush(Queue* pq, QDateType x)
{
  assert(pq);
  QueueNode* node = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));
  node->val = x;
  node->next = NULL;
  if (pq->tail == NULL)
  {
    pq->head = pq->tail = node;
    pq->size++;
  }
  else
  {
    pq->tail->next = node;
    pq->tail = node;
    pq->size++;
  }
}
void QueuePop(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  assert(pq->head != NULL);//只少保证一个节点
  QueueNode* del = pq->head;
  pq->head = pq->head->next;
  free(del);
  del = NULL;
  pq->size--;
  if (pq->head == NULL)//只有一个节点处理
  {
    pq->tail = NULL;
  }
}
// 返回队头和队尾
QDateType QueueFront(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  return pq->head->val;
}
QDateType QueueBack(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  return pq->tail->val;
}
// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  return pq->size;
}
bool QueueEmpty(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  return pq->head==NULL;
}
void QueueDestroy(Queue* pq)
{
  assert(pq);
  QueueNode* cur = pq->head;
  while (cur)
  {
    QueueNode* next = cur->next;
    free(cur);
    cur = next;
  }
  pq->head = pq->tail = NULL;
  pq->size = 0;
}
关键词：
数据结构队列
数据结构栈队列
数据结构栈
数据结构栈与队列
日刷百题
目录
相关文章
那年春天
|
2月前
|
存储 算法
非递归实现后序遍历时，如何避免栈溢出？
后序遍历的递归实现和非递归实现各有优缺点，在实际应用中需要根据具体的问题需求、二叉树的特点以及性能和空间的限制等因素来选择合适的实现方式。
那年春天
44 1
RossyYan
|
11天前
|
存储 C语言 C++
【C++数据结构——栈与队列】顺序栈的基本运算（头歌实践教学平台习题）【合集】
本关任务：编写一个程序实现顺序栈的基本运算。开始你的任务吧，祝你成功！​ 相关知识 初始化栈 销毁栈 判断栈是否为空 进栈 出栈 取栈顶元素 1.初始化栈 概念：初始化栈是为栈的使用做准备，包括分配内存空间（如果是动态分配）和设置栈的初始状态。栈有顺序栈和链式栈两种常见形式。对于顺序栈，通常需要定义一个数组来存储栈元素，并设置一个变量来记录栈顶位置；对于链式栈，需要定义节点结构，包含数据域和指针域，同时初始化栈顶指针。 示例（顺序栈）： 以下是一个简单的顺序栈初始化示例，假设用C语言实现，栈中存储
RossyYan
127 75
RossyYan
|
11天前
|
存储 C++ 索引
【C++数据结构——栈与队列】环形队列的基本运算（头歌实践教学平台习题）【合集】
【数据结构——栈与队列】环形队列的基本运算（头歌实践教学平台习题）【合集】初始化队列、销毁队列、判断队列是否为空、进队列、出队列等。本关任务：编写一个程序实现环形队列的基本运算。(6)出队列序列:yzopq2*(5)依次进队列元素:opq2*(6)出队列序列:bcdef。(2)依次进队列元素:abc。(5)依次进队列元素:def。(2)依次进队列元素:xyz。开始你的任务吧，祝你成功！(4)出队一个元素a。(4)出队一个元素x。
RossyYan
34 13
【C++数据结构——栈与队列】环形队列的基本运算（头歌实践教学平台习题）【合集】
RossyYan
|
11天前
|
存储 C语言 C++
【C++数据结构——栈与队列】链栈的基本运算（头歌实践教学平台习题）【合集】
本关任务：编写一个程序实现链栈的基本运算。开始你的任务吧，祝你成功！​ 相关知识 初始化栈 销毁栈 判断栈是否为空 进栈 出栈 取栈顶元素 初始化栈 概念：初始化栈是为栈的使用做准备，包括分配内存空间（如果是动态分配）和设置栈的初始状态。栈有顺序栈和链式栈两种常见形式。对于顺序栈，通常需要定义一个数组来存储栈元素，并设置一个变量来记录栈顶位置；对于链式栈，需要定义节点结构，包含数据域和指针域，同时初始化栈顶指针。 示例（顺序栈）： 以下是一个简单的顺序栈初始化示例，假设用C语言实现，栈中存储整数，最大
RossyYan
35 9
RossyYan
|
11天前
|
C++
【C++数据结构——栈和队列】括号配对（头歌实践教学平台习题）【合集】
【数据结构——栈和队列】括号配对（头歌实践教学平台习题）【合集】（1）遇到左括号：进栈Push()（2）遇到右括号：若栈顶元素为左括号，则出栈Pop()；否则返回false。（3）当遍历表达式结束，且栈为空时，则返回true，否则返回false。本关任务：编写一个程序利用栈判断左、右圆括号是否配对。为了完成本关任务，你需要掌握：栈对括号的处理。（1）遇到左括号：进栈Push()开始你的任务吧，祝你成功！测试输入：(()))
RossyYan
29 7
龙大吉
|
2月前
|
存储 缓存 算法
在C语言中，数据结构是构建高效程序的基石。本文探讨了数组、链表、栈、队列、树和图等常见数据结构的特点、应用及实现方式
在C语言中，数据结构是构建高效程序的基石。本文探讨了数组、链表、栈、队列、树和图等常见数据结构的特点、应用及实现方式，强调了合理选择数据结构的重要性，并通过案例分析展示了其在实际项目中的应用，旨在帮助读者提升编程能力。
龙大吉
87 5
德国都芳最好
|
2月前
|
存储 算法 Java
数据结构的栈
栈作为一种简单而高效的数据结构，在计算机科学和软件开发中有着广泛的应用。通过合理地使用栈，可以有效地解决许多与数据存储和操作相关的问题。
德国都芳最好
103 21
XIAZHI
|
2月前
|
算法
数据结构之购物车系统(链表和栈)
本文介绍了基于链表和栈的购物车系统的设计与实现。该系统通过命令行界面提供商品管理、购物车查看、结算等功能，支持用户便捷地管理购物清单。核心代码定义了商品、购物车商品节点和购物车的数据结构，并实现了添加、删除商品、查看购物车内容及结算等操作。算法分析显示，系统在处理小规模购物车时表现良好，但在大规模购物车操作下可能存在性能瓶颈。
XIAZHI
61 0
ephemerals__
|
2月前
|
C语言
【数据结构】栈和队列（c语言实现）（附源码）
本文介绍了栈和队列两种数据结构。栈是一种只能在一端进行插入和删除操作的线性表，遵循“先进后出”原则；队列则在一端插入、另一端删除，遵循“先进先出”原则。文章详细讲解了栈和队列的结构定义、方法声明及实现，并提供了完整的代码示例。栈和队列在实际应用中非常广泛，如二叉树的层序遍历和快速排序的非递归实现等。
ephemerals__
283 9
html的七十二变
|
2月前
|
存储 JavaScript 前端开发
执行上下文和执行栈
执行上下文是JavaScript运行代码时的环境，每个执行上下文都有自己的变量对象、作用域链和this值。执行栈用于管理函数调用，每当调用一个函数，就会在栈中添加一个新的执行上下文。
html的七十二变
41 2

热门文章

最新文章

  • 1
    【C++数据结构——栈与队列】顺序栈的基本运算（头歌实践教学平台习题）【合集】
  • 2
    局域网屏幕监控系统中的Python数据结构与算法实现
  • 3
    【C++数据结构——查找】二分查找（头歌实践教学平台习题）【合集】
  • 4
    Pandas数据结构：Series与DataFrame
  • 5
    探索局域网电脑监控软件：Python算法与数据结构的巧妙结合
  • 6
    【C++数据结构——树】哈夫曼树（头歌实践教学平台习题） 【合集】
  • 7
    【C++数据结构——图】最短路径（头歌教学实验平台习题） 【合集】
  • 8
    【C++数据结构——内排序】希尔排序（头歌实践教学平台习题）【合集】
  • 9
    【C++数据结构——查找】二叉排序树（头歌实践教学平台习题）【合集】
  • 10
    【C++数据结构——树】二叉树的性质（头歌实践教学平台习题）【合集】
  • 1
    Python 数据结构和算法实用指南（四）（4）
    307
  • 2
    Python 数据结构和算法实用指南（四）（3）
    49
  • 3
    Python 数据结构和算法实用指南（四）（2）
    33
  • 4
    Python 数据结构和算法实用指南（三）（3）
    35
  • 5
    Python 数据结构和算法实用指南（三）（1）
    43
  • 6
    Python 数据结构和算法实用指南（二）（4）
    42
  • 7
    Python 数据结构和算法实用指南（二）（3）
    47
  • 8
    Python 数据结构和算法实用指南（二）（2）
    30
  • 9
    Python 数据结构和算法实用指南（一）（2）
    45
  • 10
    【Python进阶（七）】——Series数据结构
    198

    • 相关课程

    更多
  • Go语言核心编程 - 数据结构和算法

    • 相关电子书

    更多
  • 如何使用Tair增强数据结构构建丰富在线实时场景
  • Apache Flink 流式应用中状态的数据结构定义升级
  • 低代码开发师（初级）实战教程
    • 下一篇
    巧用对象存储回源绕过SSRF限制