C实现栈和队列
这两天再学习了数据结构的栈和队列，思想很简单，可能是学习PHP那会没有直接使用栈和队列，写的太少，所以用具体代码实现的时候出现了各种错误，感觉还是C语言功底不行。栈和队列不论在面试中还是笔试中都很重要，下面就介绍一下这两天栈和队列的学习经验
一：栈的学习
基础东西：栈是在表尾进行插入和删除的线性表，由此可知表尾是栈顶，表头为栈底，没有任何元素的栈是空栈。根据栈的结构可以知道：栈修改是按后进先出的原则进行的（LIFO），基本操作有插入、删除、初始化、取栈顶元素，判断是否是空栈等等。
栈的表示和实现：和上一节介绍过的线性表相似栈有两种表示方法（顺序表示和链式表示）因为和线性表类似（特殊的线性表）我只介绍顺序栈的就可以了。
顺序栈：利用一组连续的地址来依次存储栈的各个元素（从栈底到栈顶），用top指针指示栈顶元素，base指针指示栈底元素，所以top=base可以作为空栈的判断。插入一个元素top++，出栈一个元素top--，所以非空栈的指针始终在栈顶元素的下一个位置
顺序栈的结构体表示：
1 //栈的顺序存储表示 2 typedef struct{ 3 SElemType *base;//在栈构造之前和销毁后值是NULL 4 SElemType *top; 5 int stacksize; //已分配的存储空间 6 }SqStack;
下面是我练习的代码，实现了栈的定义、栈的初始化、进栈操作、出栈操作、得到栈顶元素、遍历栈。需要注意的是出栈操作和得到栈顶元素的操作是有区别的，希望对大家栈的学习和回顾有所帮助。代码都是自己练习过的，可以直接运行
1 /** 2 * 栈 3 * @author:zhaoyafei 4 * @time:2015-6-16 5 */ 6 #include <stdio.h> 7 #include <stdlib.h> 8 9 //预定义常量 10 #define OK 1 11 #define OVERFLOW -2 12 #define ERROR 0 13 14 #define STACK_INIT_SIZE 100 //存储空间的初始分配量 15 #define STACKINCREMENT 10 //存储空间的分配增量stackincrement 16 17 typedef int SElemType; 18 19 //栈的顺序存储表示 20 typedef struct{ 21 SElemType *base;//在栈构造之前和销毁后值是NULL 22 SElemType *top; 23 int stacksize; //已分配的存储空间 24 }SqStack; 25 26 //栈的初始化操作 27 28 int InitStack(SqStack &S){ 29 S.base = (int *)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(SqStack)); 30 if(!S.base){ 31 exit(OVERFLOW);//分配空间失败 32 } 33 S.top = S.base; 34 S.stacksize = STACK_INIT_SIZE; 35 return OK; 36 } 37 38 //进栈操作 39 int Push(SqStack &S, int e){ 40 if(S.top - S.base >= S.stacksize){//栈空间已经满 41 S.base = (int *)realloc(S.base,(S.stacksize + STACKINCREMENT) * sizeof(SqStack)); 42 if(!S.base){ 43 exit(OVERFLOW);//分配失败 44 } 45 S.top = S.base + S.stacksize; 46 S.stacksize += STACKINCREMENT; 47 } 48 *S.top++ = e; 49 return OK; 50 } 51 52 //出栈 53 int Pop(SqStack &S,int &e){ 54 if(S.top != S.base){ 55 e = * --S.top; 56 return OK; 57 }else{ 58 exit(OVERFLOW); 59 } 60 } 61 62 //得到顶部元素 63 void GetElem(SqStack S, int &e){ 64 if(S.top != S.base){ 65 e = * (S.top - 1); 66 }else{ 67 exit(OVERFLOW); 68 } 69 } 70 71 //打印出栈各个元素 72 void PrintfStack(SqStack S){ 73 while(*(S.top-1) && S.top != S.base){//证明不是空栈,且有值 74 S.top = S.top - 1; 75 printf("%d ",*S.top); 76 } 77 printf("\n"); 78 } 79 80 int main(){ 81 int e,i; 82 int TextData[6] = {9,2,8,1,7,6}; 83 SqStack Sa,Sb; 84 InitStack(Sa);//初始化栈Sa; 85 for(i = 0; i < 6; i++){ 86 Push(Sa,TextData[i]); 87 } 88 printf("**************栈基本操作*************\n"); 89 //初始化数据 90 printf("初始化后的Sa："); 91 PrintfStack(Sa); 92 93 //得到栈顶元素 94 GetElem(Sa,e); 95 printf("Sa栈顶元素是：%d\n",e); 96 97 //初始化数据 98 printf("顶部出栈后Sa："); 99 Pop(Sa,e); 100 PrintfStack(Sa); 101 }
二：队列的学习：
队列和栈相反，是一种先进先出（FIFO）的线性表，只能在一端进行插入，一端进行删除
基础：在队列中，进行出入的一端称作队尾，允许删除的一端称作队首。和线性表差不多可以用顺序和链式表示。
双端队列：双端队列是限定插入和删除的操作在表的两端进行的线性表，用的不是很多。
循环队列：百度上解释：”将向量空间想象为一个首尾相接的圆环，并称这种向量为循环向量“，其实就是把队列首尾相连，但是要有一定的要求，不是想怎么连就怎么连。
下面给出链表的结构体：
1 //单链队列 2 typedef struct QNode{ 3 QElemType data; 4 struct QNode *next; 5 }QNode, *QueuePtr; 6 7 typedef struct{ 8 QueuePtr front; 9 QueuePtr rear; 10 }LinkQueue; 11 12 //循环队列 13 typedef struct{ 14 QElemType *base; 15 int front; 16 int rear; 17 }SqQueue;
下面这段代码练习了队列的基本操作：队列结构体定义（比栈的稍微复杂一点）、在队尾插入新元素、删除队头元素、销毁队列、打印队列、循环队列的定义等等，这部分牵涉到好多的指针操作，如果有些困难可以在纸上划出队列的结构，列出指针的操作前后变化，就容易多了（个人感觉如果线性表学好了，这些操作根本不在话下）。需要注意循环队列操作中取余操作：(Q.rear - Q.front + MAXQSIZE) % MAXQSIZE;
废话不多说，下面直接给出具体实现的代码：
1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 //头文件 4 #define ERROR -1 5 #define OK 2; 6 #define TRUE 1; 7 #define OVERFLOW -2; 8 9 //最大队列长度 10 #define MAXQSIZE 100 11 12 typedef int Status; 13 typedef int QElemType; 14 15 //单链队列 16 typedef struct QNode{ 17 QElemType data; 18 struct QNode *next; 19 }QNode, *QueuePtr; 20 21 typedef struct{ 22 QueuePtr front; 23 QueuePtr rear; 24 }LinkQueue; 25 26 //循环队列 27 typedef struct{ 28 QElemType *base; 29 int front; 30 int rear; 31 }SqQueue; 32 33 //********************************队列的基本操作***************************** 34 //初始化队列 35 Status InitQueue(LinkQueue &Q){ 36 Q.front = Q.rear = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));//动态分配空间 37 if(!Q.front){ 38 exit(ERROR);//分配空间失败 39 } 40 Q.front->next = NULL; 41 return OK; 42 } 43 44 //在队尾插入新元素 45 Status EnQueue(LinkQueue &Q, int e){ 46 QueuePtr p; 47 p = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode)); 48 if(!p){ 49 exit(ERROR);//分配失败 50 } 51 p->data = e; 52 p->next = NULL; 53 Q.rear->next = p; 54 Q.rear = p; 55 return OK; 56 } 57 58 void DestroyQueue(LinkQueue &Q){ 59 if(Q.front != Q.rear){ 60 while(Q.front){ 61 Q.rear = Q.front->next; 62 free(Q.front); 63 Q.front = Q.rear; 64 } 65 } 66 } 67 68 //删除队头元素,并用e返回 69 Status DeQueue(LinkQueue &Q, int &e){ 70 if(Q.front != Q.rear){//先判断队列是否为空 71 QueuePtr p; 72 e = Q.front->next->data; 73 if(Q.front->next == Q.rear){//队列只有一个元素 74 p = Q.rear; 75 Q.rear = Q.front; 76 Q.front->next = NULL; 77 }else{ 78 p = Q.front->next; 79 Q.front->next = p->next; 80 p->next = NULL; 81 } 82 free(p); 83 return OK; 84 } 85 } 86 87 //打印队列元素 88 void PrintQueue(LinkQueue Q){ 89 if(Q.front != Q.rear){ 90 do{ 91 Q.front = Q.front->next; 92 printf("%d ",Q.front->data); 93 }while(Q.front->next); 94 } 95 printf("\n"); 96 } 97 98 //********************************循环队列的基本操作***************************** 99 //初始化队列 100 Status InitQueueXh(SqQueue &Q){ 101 Q.base = (int *)malloc(MAXQSIZE * sizeof(int));//动态分配空间 102 if(!Q.base){ 103 exit(ERROR);//分配空间失败 104 } 105 Q.front = Q.rear = 0; 106 return OK; 107 } 108 109 //在队尾插入新元素 110 Status EnQueueXh(SqQueue &Q, int e){ 111 if((Q.rear + 1) % MAXQSIZE == Q.front){ 112 exit(ERROR);//队循环列已满 113 } 114 Q.base[Q.rear] = e; 115 Q.rear = (Q.rear + 1) % MAXQSIZE; 116 return OK; 117 } 118 119 int DestroyQueueXh(SqQueue &Q){ 120 return (Q.rear - Q.front + MAXQSIZE) % MAXQSIZE; 121 } 122 123 //删除队头元素,并用e返回 124 Status DeQueueXh(SqQueue &Q, int &e){ 125 if(Q.front == Q.rear){//先判断队列是否为空 126 return false; 127 } 128 e = Q.base[Q.front]; 129 Q.front = (Q.front + 1) % MAXQSIZE; 130 return OK; 131 } 132 133 //打印队列元素 134 void PrintQueueXh(SqQueue Q){ 135 if(Q.front != Q.rear){ 136 do{ 137 printf("%d ",Q.base[Q.front]); 138 Q.front++; 139 }while(Q.front != Q.rear); 140 } 141 printf("\n"); 142 } 143 144 //主方法 145 int main(){ 146 int e, i; 147 int Data[6] = {3,1,7,8,9,1}; 148 149 printf("****************队列的基本操作**************\n"); 150 //初始化队列 151 LinkQueue Qa, Qb; 152 InitQueue(Qa); 153 //初始化Qa 154 for(i = 0; i < 6; i++){ 155 EnQueue(Qa,Data[i]); 156 } 157 //打印Qa 158 printf("Qa的各个元素："); 159 PrintQueue(Qa); 160 161 //删除队首元素 162 DeQueue(Qa,e); 163 printf("删除Qa的队首元素：%d\n",e); 164 printf("删除首元素后的Qa: "); 165 PrintQueue(Qa); 166 printf("销毁后的Qa: "); 167 DestroyQueue(Qa); 168 PrintQueue(Qa); 169 170 printf("**************循环队列的基本操作************\n"); 171 //初始化队列 172 SqQueue QaXh, QbXh; 173 InitQueueXh(QaXh); 174 //初始化Qa 175 for(i = 0; i < 6; i++){ 176 EnQueueXh(QaXh,Data[i]); 177 } 178 //打印Qa 179 printf("QaXh的各个元素："); 180 PrintQueueXh(QaXh); 181 182 //删除队首元素 183 DeQueueXh(QaXh,e); 184 printf("删除QaXh的队首元素：%d\n",e); 185 printf("删除首元素后的QaXh: "); 186 PrintQueueXh(QaXh); 187 printf("得到QaXh的元素个数：%d\n",DestroyQueueXh(QaXh)); 188 }
