栈与队列的操作

栈与队列

文章目录

• 栈与队列
• • 具有的操作:
  • 栈满足的特性
  • 队列满足的特性
  • 顺序栈（数组形式）
  • 顺序队列（数组形式）
  • 链式栈 （无头节点）
  • 链式队列（无头节点）
  • 源码下载

具有的操作:

• 初始化栈(队列)
• 判断栈(队列)是否为空
• 判断栈(队列)是否已满
• 入栈(队列)
• 出栈(队列)
• 遍历栈(队列)

栈满足的特性

• 先进后出 后进先出

队列满足的特性

• 先进先出，后进后出

顺序栈（数组形式）

• 定义数据类型 默认以int类型为主，可以使用模板封装任意类型的栈

  //存int类型数据的顺序栈
  int* pStack;	//指向栈的指针
  int size;		//存储栈中的元素个数

• 栈的操作

  //初始化栈
  void InitStack();
  //入栈
  void push(int data);
  //出栈
  void pop();
  //判断栈是否为空
  bool isEmpty();
  //获取栈顶元素,只能获取栈顶元素
  int getTop();
  //遍历元素
  void _travel();
   

• 初始化栈

  //初始化栈
  void InitStack()
  {
  	pStack = NULL;
  }

• 入栈操作: 分两种方式

  1. 当栈为空的时候，

     void push()
     {
     if (pStack == NULL)
     {
     	//1. 开辟新的空间
     	pNew = (int*)malloc(sizeof(int)*										(size+1));
     	//2. 原来的内存指向新的开辟的内存
     	pStack = pNew;
     	//3. 插入数据
     	pStack[size++] = data;
     }

  2. 当栈不为空的时候

     • 即需要在数组的最后添加元素，首先要开辟一块新的内存区域，在新开辟的空间进行数组元素的增加

      
     //栈不为空 操作步骤:
     else
     {
         //1.为后面的开辟新的内存
         int* pNew = (int*)malloc(sizeof(int) * (size + 1));
         //2.将原有的内存数据的元素拷贝到新的内存里
         memcpy(pNew, pStack, sizeof(int) * size);
         //3.释放原有的内存空间
         free(pStack);
         //4.原来的内存指向新的开辟的内存
         pStack = pNew;
         //5.插入数据
         pStack[size++] = data;
     }

• 出栈操作

  • 对于栈，先进的元素后出，后进的元素先出，即首先删除数组末尾的元素，然后依次往前删除

    void pop()
    {
        if (isempty())
        {
            printf("栈为空\n");
            return;
        }
        int* pNew = (int*)malloc(sizeof(int) * (size - 1));
    	memcpy(pNew, pStack, sizeof(int) * (size - 1));
    	free(pStack);
    	pStack = pNew;
    	size--;
    }

• 栈的其他操作

  //判断栈是否为空
  bool isEmpty()
  {
  	return (size == 0);
  }
  //获取栈顶元素,只能获取栈顶元素
  int getTop()
  {
  	return pStack[size-1];
  }
  //遍历元素
  void _travel()
  {
  	printf("size(%d):", size);
  	for (int i = 0; i < size; i++)
  	{
  		printf("%d  ", pStack[i]);
  	}
  	printf("\n");
  }

• 栈的测试

  int main()
  {
  	InitStack();
  	//测试
  	for (int i = 5; i < 15; i++)
  	{
  		push(i);
  		_travel();
  	}
  	while (!isEmpty())
  	{
  		printf("当前栈顶:%d\n", getTop());
  		pop();	//出栈
  	}
   
  	return 0;
  }

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顺序队列（数组形式）

• 队列的操作与栈基本一致 只有出队的时候与出栈不同

• 队列先进先出 后进后出 先删除数组的第一个元素，在依次往后删除数组元素

• 出队

  //出队
  int pop()
  {
  	if (isEmpty())
  	{
  		printf("队列为空,出队失败\n");
  		return -1;
  	}
  	/*
  	队列: 先进先出  要删除第一个元素
  	*/
  	//释放第一个元素
  	int ret = pQueue[0];
  	//1. 开辟一个新的内存段
  	int* pNew = (int*)malloc(sizeof(int) * (size - 1));
  	//2. 原有内存段的数据拷贝到新的内存段  要删除第一个 旧的内存区块跳过第一个元素
  	memcpy(pNew, pQueue + 1, sizeof(int) * (size - 1));		
  	//3. 释放原有的内存段
  	free(pQueue);
  	//4. 原有的内存段指向新开辟的内存
  	pQueue = pNew;
  	//5. size减少
  	size--;
  	//6. 返回每次释放的元素
  	return ret;	
  }

• 队列测试

int main()
{
	InitQueue();
	//测试
	for (int i = 5; i < 15; i++)
	{
		push(i);
		_travel();
	}
	int ret = 0;
	while (ret != -1)
	{
		printf("队列顶:%d\n", ret = pop());
	}
 
	return 0;
}

``

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链式栈 （无头节点）

​ 链表的形式存储栈的节点 操作和链表的操作基本一致

• 这里以结构体类型描述栈的结构

  //栈节点的数据类型
  struct Student
  {
  	char name[50];
  	int age;
  	float score;
  };
   
  typedef struct Student STU;
  #define STU_SIZE sizeof(struct Student)
   
  //存储链式栈的链表
  struct List
  {
  	STU data;
  	struct List* next;
  };
  typedef struct List Node;

• 链式栈的操作

  //创建节点
  Node* CreateNode(STU* data);
   
  //尾插法 入栈
  void push(Node** pHead,STU* data);
   
  //出栈
  Node* pop(Node** pHead);
   
  //遍历栈
  void travel(Node* head);
   
  //打印
  void Printf(STU* p);

• 创建栈节点

  //创建节点
  Node* CreateNode(STU* data)
  {
  	Node* pNew = (Node*)malloc(sizeof(Node));
  	if (pNew == NULL)
  	{
  		printf("创建失败\n");
  		return 0;
  	}
   
  	strcpy(pNew->data.name, data->name);
  	pNew->data.age = data->age;
  	pNew->data.score = data->score;
  	pNew->next = NULL;
  	//返回节点
  	return pNew;
  }

• 入栈 链表的尾插法入栈

  1. 分两种情况，看他是空链表还是非空链表

   
  //尾插法 入栈
  void push(Node** pHead, STU* data)
  {
  	if (pHead == NULL)
  	{
  		return;
  	}
  	//创建新的节点
  	Node* pNew = CreateNode(data);
  	//空链表  新节点要成为当前节点的第一个几点
  	if (*pHead == NULL)
  	{
  		*pHead = pNew;
  	}
  	else
  	{
  		//找到链表的尾部  插入节点
  		Node* pTemp = *pHead;
  		while (pTemp->next)
  		{
  			pTemp = pTemp->next;
  		}
  		//在尾部插入
  		pTemp->next = pNew;
  	}
  }
   

• 出栈

  1. 删除链表的最后一个节点，依次往前删除

  //出栈  删除末尾节点
  Node* pop(Node** pHead)
  {
  	if (pHead == NULL || *pHead == NULL)
  	{
  		return NULL;
  	}
  	//找到链表的最后一个节点
  	Node* pTail = *pHead;
  	while (pTail->next)
  	{
  		pTail = pTail->next;
  	}
  	//1. 如果链表只有一个节点，第一个就等于末尾节点
  	if (pTail == *pHead)
  	{
  		*pHead = NULL;
  	}
  	//2. 如果有多个节点 找到最后一个的前一个并且删除最后一个
  	else
  	{
  		Node* pPreTail = *pHead;
  		while (pPreTail->next != pTail)
  		{
  			pPreTail = pPreTail->next;
  		}
  		//最后一个节点的前一个节点next置空  实现删除最后一个
  		pPreTail->next = NULL;
  	}
  	return pTail;
  }
   

• 遍历及打印

  //遍历栈
  void travel(Node* pHead)
  {
  	if (pHead == NULL)
  	{
  		printf("栈为空\n");
  		return;
  	}
  	Node* pTemp = pHead;
  	while (pTemp)
  	{
  		//传入地址
  		Printf(&(pTemp->data));
  		pTemp = pTemp->next;
  	}
  }
   
  //打印
  void Printf(STU* p)
  {
  	printf("姓名:%s 年龄:%d 成绩:%.2f\n",
  		p->name, p->age, p->score);
  }

• 链式栈测试

  int main()
  {
  	STU info[5] = {
  		{"关羽",55,55.55},
  		{"张飞",44,44.44},
  		{"赵云",33,33.33},
  		{"马超",22,22.22},
  		{"黄忠",11,11.11},
  	};
   
  	Node* pHead = NULL;
   
  	//入栈
  	for (int i = 0; i < 5; i++)
  	{
  		push(&pHead, &info[i]);
  	}
  	travel(pHead);
  	printf("\n\n");
  	//出栈
  	Node* pStackTemp = NULL;
  	while (1)
  	{
  		pStackTemp = pop(&pHead);
  		if (pStackTemp == NULL)
  		{
  			printf("出栈失败\n");
  			break;
  		}
  		Printf(&pStackTemp->data);
  		//释放内存
  		free(pStackTemp);
  		printf("\n\n");
  	}
  	return 0;
  }

  

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链式队列（无头节点）

• 操作和链式栈基本一致，除了出栈和出队
• 出队： 先进先出 后进后出 先删除首元节点，再依次往后删除节点

//出队  删除头节点  
Node* pop(Node** pHead)
{
	if (pHead == NULL || *pHead == NULL)
	{
		printf("出队失败\n");
		return NULL;
	}
	Node* pTemp = *pHead;
	//只有一个节点
	if (( * pHead)->next == NULL)
	{
		*pHead = NULL;
	}
	else
	{
		//有多个节点，则跳过第一个
		*pHead = ( * pHead)->next;
	}
	return pTemp;
}
 

• 链式队列测试

  • 代码一致，只需要把出队和出栈的代码改一下

  

• 源码下载

数组链表栈与队列以及C++模板栈与队列