数据结构（栈和列队模拟实现）

一.栈

1.1栈的概念及其结构

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
栈是先进后出

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。

1.2.1 stack.h

// 支持动态增长的栈
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;		// 栈顶
	int capacity;  // 容量 
}ST;

// 初始化栈 
void StackInit(ST* ps);

// 入栈 
void StackPush(ST* ps, STDataType x);

// 出栈 
void StackPop(ST* ps);

// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(ST* ps);

// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(ST* 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 
bool StackEmpty(ST* ps);

// 销毁栈 
void StackDestroy(ST* ps);

1.2.2 stack.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"a.h"
#include"stack.h"

// 初始化栈 
void StackInit(ST* ps)
{
	assert(ps);
	ps->capacity = 0;
	ps->a = NULL;

	//表示指向栈顶元素的下一个位置
	ps->top = 0;

	//表示指向栈顶元素
	//ps->top = -1;
}

// 入栈 
void StackPush(ST* ps, STDataType x)
{
	assert(ps);
	
	if (ps->capacity==ps->top)
	{
		int newcapcity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, 2 * sizeof(STDataType) * newcapcity);
		if (tmp==NULL)
		{
			perror("realloc  mail");
			return;
		}
		ps->capacity = newcapcity;
		ps->a = tmp;
	}
	ps->a[ps->top] = x;
	ps->top++;
}

// 出栈 
void StackPop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);

	ps->top--;
}

// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(ST* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->top > 0);

	return ps->a[ps->top-1];
}

// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(ST* ps)
{
	return ps->top;
}

// 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 
bool StackEmpty(ST* ps)
{
	assert(ps);
	
	return ps->top==0;
}

// 销毁栈 
void StackDestroy(ST* ps)
{
	assert(ps);

	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->top = ps->capacity = 0;
}

二.列队

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。

2.2.1 Queue.h

typedef int QDataType;
// 链式结构：表示队列 
typedef struct QueueNode
{
	QDataType val;
	struct QueueNode* next;
}QNode;

// 队列的结构 
typedef struct Queue
{
	QNode* phead;
	QNode* ptail;
	int size;
}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);

2.2.2 Queue.cpp

// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q)
{
	assert(q);
	q->ptail = q->phead = NULL;
	q->size = 0;
}
// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType data)
{
	assert(q);

	QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	newnode->val = data;
	newnode->next = NULL;

	if (q->ptail == NULL)
	{
		q->phead = q->ptail = newnode;
	}
	else
	{
		q->ptail->next = newnode;
		q->ptail = newnode;
	}
	q->size++;
}

// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q)
{
	assert(q);
	QNode* del = q->phead;
	q->phead = q->phead->next;
	free(del);

	if (q->phead == NULL)
	{
		q->ptail = NULL;
	}
	q->size--;
}

// 获取队列头部元素 
QDataType QueueFront(Queue* q)
{
	assert(q);
	assert(q->phead);

	return q->phead->val;
}

// 获取队列队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* q)
{
	assert(q);
	assert(q->ptail);

	return q->ptail->val;
}

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

// 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)
{
	assert(q);
	return q->phead == NULL;
}

// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q)
{
	QNode* cur = q->phead;
	while (cur != NULL)
	{
		QNode* next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	q->phead = q->ptail = NULL;
	q->size = 0;
}