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栈的概念：
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。
栈的基本框架
struct Stack { int* arr; int capacity; int top;//栈顶 }; 栈的实现
test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include"Stack.h" void STTest() { ST st;//创建一个栈变量 //初始化 STInit(&st); //入栈 SrackPush(&st, 1); SrackPush(&st, 2); SrackPush(&st, 3); SrackPush(&st, 4); SrackPush(&st, 5); //打印栈内的有效数据 printf("%d\n", STSize(&st)); //栈的出数据 /*SrackPop(&st);*/ //循环出栈，直到栈为空 // while (!StackEmpty(&st))//如果栈不为空的话，我们一直进行循环打印栈顶数据 { //取出当前栈顶的数据 STDataType data = StackTop(&st); printf("%d ", data);//打印返回的栈顶数据 //数据出栈 SrackPop(&st); //入栈的顺序是1 2 3 4 5 //出栈的顺序是5 4 3 2 1 //栈是不能被遍历的，也不能被随机访问 } //打印栈内的有效数据 printf("%d\n", STSize(&st)); //销毁 STDestory(&st); } int main() { STTest(); return 0; } //栈这样的结构只能在一端入栈，一端出栈 Stack.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include"Stack.h" //初始化 void STInit(ST* ps) { assert(ps);//判断传的ps是不是空的 ps->arr = NULL; ps->capacity = ps->top = 0; //一开始的栈顶等于我们的栈底（栈为空的话） } //销毁 void STDestory(ST* ps) { assert(ps);//参数不能传空 if (ps->arr)//arr不为空的话我们直接将数组释放掉 { free(ps->arr); } ps->arr = NULL; ps->capacity = ps->top = 0; } //栈的入数据操作 void SrackPush(ST* ps, STDataType x) { assert(ps);//ps不能传空 //如果空间足够的话我们直接进行插入 //判断空间是否足够，如果top等于capacity的话，那么就说明我们这个栈就是满的 if (ps->capacity == ps->top)//，满了，我们需要进行增容操作 { //二倍的增加 //初始情况下我们的capacity是定义为0的，所以我们不能直接进行乘二的操作 //我们需要创建一个变量 int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity; //如果容量为0的话，我们给newCapacity一个初始值4，如果不为0我们就进行乘二的操作 STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(STDataType)); if (tmp == NULL) { perror("realloc fail!"); exit(1); } //申请成功，我们将tmp申请的空间给pa->arr ps->arr = tmp; //申请空间成功了，那么我们就要将capacity进行改变了 ps->capacity = newCapacity; } //到这里空间一定是够的 ps->arr[ps->top] = x;//我们往栈顶的位置进行添加数据 //添加完数据之后，top要加加 ps->top++; } //判断栈是否为空 bool StackEmpty(ST* ps) { assert(ps); return ps->top == 0;//为空就返回true } //栈的出数据操作 void SrackPop(ST* ps) { assert(ps); //如果栈为空的话，我们是不能出数据的（top==0） assert(!StackEmpty(ps));//如果栈为空就会报错了 //走到这里就说明栈不为空 --ps->top;//我们只需要将top进行--操作就能进行栈的出数据操作了 } //取栈顶元素---循环打印栈顶的数据 STDataType StackTop(ST* ps)//返回值是栈顶的元素 { assert(ps); assert(!StackEmpty(ps));//判断当前栈是不是空的，如果是空的话，我们没有什么能取的 return ps->arr[ps->top - 1];//ps->top - 1是这个栈的最后一个数据的下标 } //获取栈中有效个数 int STSize(ST* ps) { assert(ps); return ps->top; } Stack.h
#pragma once #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<assert.h> #include<stdbool.h> //定义栈的结构 typedef int STDataType; typedef struct Stack { STDataType* arr; int capacity;//栈的空间大小 int top;//栈顶（插入数据和删除数据的位置） }ST; //初始化 void STInit(ST* ps);//传的是地址 //销毁 void STDestory(ST* ps); //栈顶-=--如数据、出数据 //栈的入数据操作 void SrackPush(ST* ps, STDataType x);//第二个参数是要插入的数据 //栈的出数据操作 void SrackPop(ST* ps); //取栈顶元素---循环打印栈顶的数据 STDataType StackTop(ST* ps);//返回值是栈顶的元素 //判断栈是否为空 bool StackEmpty(ST* ps); //获取栈中有效个数 int STSize(ST* ps); 队列的概念
概念：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
队头：用来删除数据
对头：用来插入数据
队列的底层是链表，链表是由一个一个的节点组成
//定义队列节点的结构 struct QueueNode { int data; struct QueueNode* next;//指向下个节点的指针 }; struct Queue { struct QueueNode* phead;//指向的是队头--删除数据 struct QueueNode* ptail;//指向的是队尾--插入数据 }; 为什么是定义的是两个结构体类型呢？
队列中的每一个数据是通过一个节点保存的，节点和节点之间是通过指针链接的，
其实就是维护了一个链表，给这个链表加上先进先出的限制，其实就是队列了
Queue.h
#pragma once #include <stdio.h> #include<stdlib.h> #include<assert.h> #include<stdbool.h> //定义队列结构 typedef int QDataType; typedef struct QueueNode { QDataType data; struct QueueNode* next; }QueueNode; typedef struct Queue { QueueNode*phead;//指向头节点的指针---队头--删除数据 QueueNode*ptail;//指向尾节点的指针---队尾--插入数据 int size;//保存队列有效个数 }Queue ; //初始化 void QueueInit(Queue* pq); //入队列，队尾 插入数据 void QueuePush(Queue* pq, QDataType x); //出队列,队头 删除数据 void QueuePop(Queue* pq); //判断队列是否为空 bool Queuempty(Queue* pq); //取队头数据 QDataType QueueFront(Queue* pq); //取队尾数据 QDataType QueueBack(Queue* pq); //队列有效元素个数 int QueueSize(Queue* pq); //队列的销毁 void QueueDestroy(Queue* pq); Queue.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include"Queue.h" //初始化 void QueueInit(Queue* pq) { assert(pq);//传过来的不能是空指针 pq->phead = pq->ptail = NULL;//空的队列 pq->size = 0; } //判断队列是否为空 bool Queuempty(Queue* pq) { assert(pq); return pq->phead == NULL && pq->ptail == NULL; //如果后面的表达式成立，那么就是真，返回的是true //就是说如果这里的是空队列的话，那么就返回的是true } //入队列，队尾 插入数据 void QueuePush(Queue* pq, QDataType x) { assert(pq); //申请新节点 QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));//申请一个节点大小的空间 if (newnode == NULL) { perror("malloc dail!"); exit(1); } //对newnode进行初始化操作 newnode->data = x; newnode->next = NULL; if (pq->phead == NULL)//说明队列为空 { pq->phead = pq->ptail = newnode;//那么此时的newnode不仅是头结点也是尾节点 } else//队列不为空 { pq->ptail->next = newnode; //那么此时的newnode 就是新的ptail pq->ptail = newnode; } pq->size++; } //出队列,队头 删除数据 从头结点开始删除数据 void QueuePop(Queue* pq) { assert(pq); //队列为空（不可删除数据，因为没有数据） //队列不为空（可删除数据） assert(!Queuempty(pq));//队列为空白的话就报错 //处理只有一个节点的情况，避免ptail变成野指针 //判断只有一个节点的情况 if (pq->ptail == pq->phead)//头尾指针相同，说明只有一个节点 { free(pq->phead);//随便释放 pq->phead = pq->ptail = NULL; } else//处理多个节点的情况 { //删除队头元素 //那么我们现将下个节点的位置进行保存 QueueNode* next = pq->phead->next; //存储好之后我们直接将头结点进行释放 free(pq->phead); pq->phead = next;//那么之前存的next就是新的头结点了 } pq->size--; } //取队头数据 QDataType QueueFront(Queue* pq)//返回队头数据 { assert(pq); assert(!Queuempty(pq));//队列不为空 return pq->phead->data;//将队头里面的数据直接返回就行了 } //取队尾数据 QDataType QueueBack(Queue* pq) { assert(pq); assert(!Queuempty(pq));//队列不为空 return pq->ptail->data; } //队列有效元素个数 int QueueSize(Queue* pq) { assert(pq); //下面这种遍历的话效率太低了 //int size = 0; 定义一个指针进行遍历 //QueueNode* pcur = pq->phead;//指向队列的头结点 //while (pcur)//pcur不为空就往后走 //{ // size++; // pcur = pcur->next; //} //return size; return pq->size; } //队列的销毁 void QueueDestroy(Queue* pq) { assert(pq); assert(!Queuempty(pq));//队列不为空 //遍历 QueueNode* pcur = pq->phead; while (pcur) { //销毁之前先把下个节点进行保存 QueueNode* next = pcur -> next; free(pcur); //将Pcur销毁之后，那么之前保存的next就是新的头结点 pcur = next; } pq->phead = pq->ptail = NULL; pq->size = 0; } test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include"Queue.h" void QueueTest01() { Queue q;//创建一个队列变量 //初始化 QueueInit(&q); //插入数据 QueuePush(&q, 1); QueuePush(&q, 2); QueuePush(&q, 3); QueuePush(&q, 4); //取队头数据 printf("head:%d\n", QueueFront(&q)); //取队尾数据 printf("tail:%d\n", QueueBack(&q)); //删除 QueuePop(&q); //队列有效个数 printf("size:%d\n", QueueSize(&q)); //队列的销毁 QueueDestroy(&q); } int main() { QueueTest01(); } 栈和队列相关的OJ题
题目一：有效的括号
//借助数据结构---栈来解决这道题 /* 思路：我们先创建一个字符串指针ps 我们再创建一个栈空间 我们通过ps进行字符串的遍历 如果是做左括号的话，那么我们就进行入栈操作 如果我们遇到了右括号的话，那么我们就与栈顶的元素进行匹配 如果是一对括号的话，那么我们就进行出栈操作，然后ps++,top-- 进行下一对括号的匹配 如果ps++指向的是大括号，但是栈顶的是小括号，那么现在就是不匹配的 那么我们就直接返回false */ typedef char STDataType; typedef struct Stack { STDataType* arr; int capacity; int top;//栈顶 }ST; //初始化 void STInit(ST* ps) { assert(ps);//判断传的ps是不是空的 ps->arr = NULL; ps->capacity = ps->top = 0; //一开始的栈顶等于我们的栈底（栈为空的话） } //销毁 void STDestory(ST* ps) { assert(ps);//参数不能传空 if (ps->arr)//arr不为空的话我们直接将数组释放掉 { free(ps->arr); } ps->arr = NULL; ps->capacity = ps->top = 0; } //栈的入数据操作 void SrackPush(ST* ps, STDataType x) { assert(ps);//ps不能传空 //如果空间足够的话我们直接进行插入 //判断空间是否足够，如果top等于capacity的话，那么就说明我们这个栈就是满的 if (ps->capacity == ps->top)//，满了，我们需要进行增容操作 { //二倍的增加 //初始情况下我们的capacity是定义为0的，所以我们不能直接进行乘二的操作 //我们需要创建一个变量 int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity; //如果容量为0的话，我们给newCapacity一个初始值4，如果不为0我们就进行乘二的操作 STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(STDataType)); if (tmp == NULL) { perror("realloc fail!"); exit(1); } //申请成功，我们将tmp申请的空间给pa->arr ps->arr = tmp; //申请空间成功了，那么我们就要将capacity进行改变了 ps->capacity = newCapacity; } //到这里空间一定是够的 ps->arr[ps->top] = x;//我们往栈顶的位置进行添加数据 //添加完数据之后，top要加加 ps->top++; } //判断栈是否为空 bool StackEmpty(ST* ps) { assert(ps); return ps->top == 0;//为空就返回true } //栈的出数据操作 void SrackPop(ST* ps) { assert(ps); //如果栈为空的话，我们是不能出数据的（top==0） assert(!StackEmpty(ps));//如果栈为空就会报错了 //走到这里就说明栈不为空 --ps->top;//我们只需要将top进行--操作就能进行栈的出数据操作了 } //取栈顶元素---循环打印栈顶的数据 STDataType StackTop(ST* ps)//返回值是栈顶的元素 { assert(ps); assert(!StackEmpty(ps));//判断当前栈是不是空的，如果是空的话，我们没有什么能取的 return ps->arr[ps->top - 1];//ps->top - 1是这个栈的最后一个数据的下标 } //获取栈中有效个数 int STSize(ST* ps) { assert(ps); return ps->top; } bool isValid(char* s) { ST st;//创建一个栈变量 //初始化 STInit(&st); //遍历字符串s char *ps=s;//指向字符串s while(*ps!='\0')//我们需要遍历字符串'\0'之前的数据 { //左括号入栈 if(*ps=='('|| *ps=='[' || *ps=='{') { SrackPush(&st,*ps); } else//右括号，和栈顶元素进行匹配 { //栈不为空才能取元素 //判断栈是否为空，空的话直接返回false if(StackEmpty(&st))//栈为空的话，这个函数返回的就是true { return false; } //取栈顶元素，与top进行比较 char ch=StackTop(&st);//栈顶的元素，我们取出 if((*ps==')' &&ch=='(') ||(*ps==']' &&ch=='[') ||(*ps=='}' &&ch=='{')) { //匹配上了我们就进行出栈操作 SrackPop(&st); } else { //不匹配的话，我们在返回之前我们同样需要进行销毁操作 STDestory(&st); //那么就是括号不匹配了 return false; } } //入栈之后我们进行ps++ ps++; } bool ret=StackEmpty(&st)==true;//为空的话那么我们就返回truew //销毁 STDestory(&st); return ret; } /* 假如我们的字符串里面只有一个左括号的话，那么这个代码就会直接入栈 然后跳出循环，并没有对栈内的空间进行检查 并没有进行出栈的操作，所以栈内是有元素的 我们要判断栈内是否为空 如果是空的话，那么就说括号都配对完成了，左括号都出栈了，那么就返回true */ /* 我们在取栈顶元素之前我们还要对栈的空间进行判断，看看栈是否为空， 栈不为空才能去栈顶元素 栈为空的话，之间返回false */ 题目二:用队列实现栈
/* 队列是先进先出 栈是先进后出 */ /* 因为我们是要进行栈的实现 那么假如我们存进去1 2 3 那么拿出来的就是3 2 1 我们用两个队列实现 Q1和Q2两个队列 假设现在Q1里面的是1 2 3,1在对头，3在队尾 我们Q1每次出size-1个数据入到Q2里面，那么此时的Q1就剩下一个3,那么我们直接将3出栈，那么得到的第一个数就是3 以此类推我们就能得到3 2 1 */ /* 两个队列，那个队列不为空，我们就将这个队列里面的size-1个数据导入到另一个队列里面去，然后将剩下的元素导出了 如果最后队列里面只有一个数据，那么我们就直接将这个数据导出 */ /*思路： 出栈：找到不为空的队列，将size-1个数据导入到另一个队列中 入栈：往空队列中插入数据 取栈顶元素 */ //定义队列结构 typedef int QDataType; typedef struct QueueNode { QDataType data; struct QueueNode* next; }QueueNode; typedef struct Queue { QueueNode*phead;//指向头节点的指针---队头--删除数据 QueueNode*ptail;//指向尾节点的指针---队尾--插入数据 int size;//保存队列有效个数 }Queue ; //初始化 void QueueInit(Queue* pq) { assert(pq);//传过来的不能是空指针 pq->phead = pq->ptail = NULL;//空的队列 pq->size = 0; } //判断队列是否为空 bool Queuempty(Queue* pq) { assert(pq); return pq->phead == NULL && pq->ptail == NULL; //如果后面的表达式成立，那么就是真，返回的是true //就是说如果这里的是空队列的话，那么就返回的是true } //入队列，队尾 插入数据 void QueuePush(Queue* pq, QDataType x) { assert(pq); //申请新节点 QueueNode* newnode = (QueueNode*)malloc(sizeof(QueueNode));//申请一个节点大小的空间 if (newnode == NULL) { perror("malloc dail!"); exit(1); } //对newnode进行初始化操作 newnode->data = x; newnode->next = NULL; if (pq->phead == NULL)//说明队列为空 { pq->phead = pq->ptail = newnode;//那么此时的newnode不仅是头结点也是尾节点 } else//队列不为空 { pq->ptail->next = newnode; //那么此时的newnode 就是新的ptail pq->ptail = newnode; } pq->size++; } //出队列,队头 删除数据 从头结点开始删除数据 void QueuePop(Queue* pq) { assert(pq); //队列为空（不可删除数据，因为没有数据） //队列不为空（可删除数据） assert(!Queuempty(pq));//队列为空白的话就报错 //处理只有一个节点的情况，避免ptail变成野指针 //判断只有一个节点的情况 if (pq->ptail == pq->phead)//头尾指针相同，说明只有一个节点 { free(pq->phead);//随便释放 pq->phead = pq->ptail = NULL; } else//处理多个节点的情况 { //删除队头元素 //那么我们现将下个节点的位置进行保存 QueueNode* next = pq->phead->next; //存储好之后我们直接将头结点进行释放 free(pq->phead); pq->phead = next;//那么之前存的next就是新的头结点了 } pq->size--; } //取队头数据 QDataType QueueFront(Queue* pq)//返回队头数据 { assert(pq); assert(!Queuempty(pq));//队列不为空 return pq->phead->data;//将队头里面的数据直接返回就行了 } //取队尾数据 QDataType QueueBack(Queue* pq) { assert(pq); assert(!Queuempty(pq));//队列不为空 return pq->ptail->data; } //队列有效元素个数 int QueueSize(Queue* pq) { assert(pq); //下面这种遍历的话效率太低了 //int size = 0; 定义一个指针进行遍历 //QueueNode* pcur = pq->phead;//指向队列的头结点 //while (pcur)//pcur不为空就往后走 //{ // size++; // pcur = pcur->next; //} //return size; return pq->size; } //队列的销毁 void QueueDestroy(Queue* pq) { assert(pq); //assert(!Queuempty(pq));//队列不为空 //遍历 QueueNode* pcur = pq->phead; while (pcur) { //销毁之前先把下个节点进行保存 QueueNode* next = pcur -> next; free(pcur); //将Pcur销毁之后，那么之前保存的next就是新的头结点 pcur = next; } pq->phead = pq->ptail = NULL; pq->size = 0; } //两个队列来实现栈 typedef struct { Queue q1;//队列1 Queue q2;//队列2 } MyStack; //STInit 栈的初始化 MyStack* myStackCreate() { MyStack*pst=(MyStack*)malloc(sizeof(MyStack));//创建一个栈大小的空间 QueueInit(&pst->q1);//调用初始化函数对q1进行初始化 QueueInit(&pst->q2); return pst; } //那么到这里我们有一个空栈，栈里面有两个队列 //入数据 void myStackPush(MyStack* obj, int x) { //往不为空的队列插入数据 //第一步判断那个队列是非空队列 if(!Queuempty(&obj->q1))//如果这个队列不是空的话，我们就我那个这个队列里面入数据 { //往队列内插入数据 QueuePush(&obj->q1,x); } else { QueuePush(&obj->q2,x); } } //出数据 int myStackPop(MyStack* obj) { //找到不为空的队列 Queue*empQ=&obj->q1;//假设q1是空的，创建指针指向q1 Queue*noneQ=&obj->q2;//q2不为空，指针指向q2 if(!Queuempty(&obj->q1))//如果q1不为空 { //创建两个指针，noneQ指向的是非空队列，empQ指向的是空队列 noneQ=&obj->q1;//那么这个非空指针就指向了q1 empQ=&obj->q2;//那么空指针就指向q2了 } //将不为空内的size-1个数据导入到另一个队列里面 while(QueueSize(noneQ)>1)//循环条件是非空队列里面只剩下一个有效的数据了 { int front=QueueFront(noneQ);//获取这个非空队列里面的队头数据 QueuePush(empQ,front);//往空队列里面循环插入队头数据 QueuePop(noneQ);//因为我们这个非空队列的队头数据已经拿出去了 ，那么我们就将非空队列进行删除数据操作 } //非空队列中只剩下一个数据----那么这个数据就是要出栈的数据 int pop=QueueFront(noneQ);//获取剩下的这个元素 QueuePop(noneQ);//进行出数据操作 return pop;//返回我们要的值 } //取栈顶元素 假设插入1 2 3，那么栈顶就是3 这里是2两个队列 int myStackTop(MyStack* obj) { //找到不为空的队列，取队尾元素 if(!Queuempty(&obj->q1))//如果第一个队列不为空的话 { return QueueBack(&obj->q1);//直接将取到的队尾元素进行返回就行了 } else { return QueueBack(&obj->q2); } } //判读栈是否为空 bool myStackEmpty(MyStack* obj) { //两个队列如果都为空的话，那么这个栈就是空的 return Queuempty(&obj->q1) && Queuempty(&obj->q2); } //销毁 void myStackFree(MyStack* obj) { //就是栈内的连个队列的销毁 QueueDestroy(&obj->q1); QueueDestroy(&obj->q2); free(obj);//将我们之前申请的栈空间进行释放掉 obj=NULL; } /** * Your MyStack struct will be instantiated and called as such: * MyStack* obj = myStackCreate(); * myStackPush(obj, x); * int param_2 = myStackPop(obj); * int param_3 = myStackTop(obj); * bool param_4 = myStackEmpty(obj); * myStackFree(obj); */ 题目三：用栈实现队列
//定义栈的结构 typedef int STDataType; typedef struct Stack { STDataType* arr; int capacity;//栈的空间大小 int top;//栈顶（插入数据和删除数据的位置） }ST; //初始化 void STInit(ST* ps) { assert(ps);//判断传的ps是不是空的 ps->arr = NULL; ps->capacity = ps->top = 0; //一开始的栈顶等于我们的栈底（栈为空的话） } //销毁 void STDestory(ST* ps) { assert(ps);//参数不能传空 if (ps->arr)//arr不为空的话我们直接将数组释放掉 { free(ps->arr); } ps->arr = NULL; ps->capacity = ps->top = 0; } //栈的入数据操作 void SrackPush(ST* ps, STDataType x) { assert(ps);//ps不能传空 //如果空间足够的话我们直接进行插入 //判断空间是否足够，如果top等于capacity的话，那么就说明我们这个栈就是满的 if (ps->capacity == ps->top)//，满了，我们需要进行增容操作 { //二倍的增加 //初始情况下我们的capacity是定义为0的，所以我们不能直接进行乘二的操作 //我们需要创建一个变量 int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity; //如果容量为0的话，我们给newCapacity一个初始值4，如果不为0我们就进行乘二的操作 STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(STDataType)); if (tmp == NULL) { perror("realloc fail!"); exit(1); } //申请成功，我们将tmp申请的空间给pa->arr ps->arr = tmp; //申请空间成功了，那么我们就要将capacity进行改变了 ps->capacity = newCapacity; } //到这里空间一定是够的 ps->arr[ps->top] = x;//我们往栈顶的位置进行添加数据 //添加完数据之后，top要加加 ps->top++; } //判断栈是否为空 bool StackEmpty(ST* ps) { assert(ps); return ps->top == 0;//为空就返回true } //栈的出数据操作 void SrackPop(ST* ps) { assert(ps); //如果栈为空的话，我们是不能出数据的（top==0） assert(!StackEmpty(ps));//如果栈为空就会报错了 //走到这里就说明栈不为空 --ps->top;//我们只需要将top进行--操作就能进行栈的出数据操作了 } //取栈顶元素---循环打印栈顶的数据 STDataType StackTop(ST* ps)//返回值是栈顶的元素 { assert(ps); assert(!StackEmpty(ps));//判断当前栈是不是空的，如果是空的话，我们没有什么能取的 return ps->arr[ps->top - 1];//ps->top - 1是这个栈的最后一个数据的下标 } //获取栈中有效个数 int STSize(ST* ps) { assert(ps); return ps->top; } /// /* 因为我们是用两个栈来实现队列 那么假如我们插入1 2 3 那么导出的也是1 2 3 我们创建两个栈，分别用来入数据和出数据 第一个栈接入我们放的是1 2 3 1在栈底，3在栈顶 那么我们将这三个数据依次放到另一个栈内 那么另一个栈就是3 2 1 3在栈第，1在栈顶，那么我们依次将这个栈的数据依次导出 就能达到队列的效果了 */ /*逻辑：pop是出数据 入队：往pushST中插入数据 出队：判断popST是否为空，不为空直接pop,为空的话将pushST导入到popST中 取队头：跟出队一样的，但是这里不pop数据 */ typedef struct { ST pushST;//两个栈 ST popST; } MyQueue; //初始化操作 MyQueue* myQueueCreate() { MyQueue*pst=(MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue)); STInit(&pst->pushST);//栈的初始化 STInit(&pst->popST); return pst; } //往pushST中插入数据 void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) { //调用栈的插入方法 SrackPush(&obj->pushST,x);//往pushST中插入数据 } //删除数据 int myQueuePop(MyQueue* obj) { //1.检查popST是否为空 //1)不为空直接 出 //2)为空，pushST导入到popST,在出数据 if(StackEmpty(&obj->popST))//如果为空的话，我们就进项导数据操作 { //导数据 while(!StackEmpty(&obj->pushST))//只要不为空，我们就将这个栈内的数据导出 { //循环取栈顶数据 //StackTop(&obj->pushST)将这个栈内的栈顶数据取出 SrackPush(&obj->popST,StackTop(&obj->pushST)); //将pushST这个栈的栈顶数据导入到popST中 //取完数据，插入完数据之后我们再将进行pop操作，换下个数 SrackPop(&obj->pushST); //下次我们取到的就是新的栈顶元素 } } //取栈顶，删除栈顶元素并返回栈顶数据 int top=StackTop(&obj->popST);//将这个栈的栈顶元素保存出来 SrackPop(&obj->popST);//将栈顶元素删除，下次就是新的栈顶元素 return top; } //取队头元素 int myQueuePeek(MyQueue* obj) { //1.检查popST是否为空 //1)不为空直接 出 //2)为空，pushST导入到popST,在出数据 if(StackEmpty(&obj->popST))//如果为空的话，我们就进项导数据操作 { //导数据 while(!StackEmpty(&obj->pushST))//只要不为空，我们就将这个栈内的数据导出 { //循环取栈顶数据 //StackTop(&obj->pushST)将这个栈内的栈顶数据取出 SrackPush(&obj->popST,StackTop(&obj->pushST)); //将pushST这个栈的栈顶数据导入到popST中 //取完数据，插入完数据之后我们再将进行pop操作，换下个数 SrackPop(&obj->pushST); //下次我们取到的就是新的栈顶元素 } } //取栈顶，删除栈顶元素并返回栈顶数据 return StackTop(&obj->popST);//我们直接将这个栈顶数据返回 } //判断我们的队列是否为空，就是判断这个队列里面的两个栈是否为空 bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) { //如果这两个栈都不为空，那么这个队列就不为空 return StackEmpty(&obj->pushST) &&StackEmpty(&obj->popST); } //销毁 void myQueueFree(MyQueue* obj) { STDestory(&obj->pushST); STDestory(&obj->popST); free(obj); obj=NULL; } /** * Your MyQueue struct will be instantiated and called as such: * MyQueue* obj = myQueueCreate(); * myQueuePush(obj, x); * int param_2 = myQueuePop(obj); * int param_3 = myQueuePeek(obj); * bool param_4 = myQueueEmpty(obj); * myQueueFree(obj); */ 题目四：设计循环队列
//推荐循环队列底层队列为数组 /* 插入数据：循环队列满了，就不能插入数据 */ /* 一开始的front指向的是数组的头元素 rear也是指向数组的头元素 每次插入一个元素，rear就进行++操作 我们在下面申请了k+1个整型的空间，最后一个空间仅仅只是占位置的，不是存储数据的，实际存储数据的只有k个 假设这里是5个空间 0 1 2 3 4 这是对应的下标 一开始的front和rear都指向的是0，每次增加一个元素，rear++ 等rear指向4的时候这个数组就存满了 因为是循环，最后rear++会回到front的位置 那么我们可以通过(rear+1)%(k+1)==front来判断队列是否满了 rear==front可以判断队列是否为空 */ //定义循环队列的结构 typedef struct { int *arr; int rear; int front; int capacity;//保存数组的空间的大小k } MyCircularQueue; //循环队列的初始化 MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k)//我们根据这个K进行动态的申请内存,这里的返回值是指向循环队列的指针 { MyCircularQueue*pst=(MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));//先开辟队列的空间 //因为队列的底层结构是数组，那么我们再为数组开辟空间 pst->arr=(int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));//我们给数组申请K+1个整型大小的空间 pst->front=pst->rear=0; pst->capacity=k;//循环队列的容量大小是k return pst; } //判断队列是否满了 bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) { return (obj->rear+1)%(obj->capacity+1)==obj->front;//就说明满了 //capacity+1是数组的容量大小，多出的1是用来占位置的 } //向循环队列里面插入数据，如果成功插入就返回真 bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) { //队列如果满了的话就不能进行插入数据的操作了 if(myCircularQueueIsFull(obj))//如果满了的话,就不能插入数据了 { return false; } //走到这里说明队列还没有满，我们就进行插数据操作 obj->arr[obj->rear++]=value;//插入完数据之后rear要进行++的操作 //为了保证循环的效果 /* 假设我们的rear此时在占位置的那个位置，就是多出来的1的那个位置 为了保证循环，我们要让rear回到数组的第一个位置 */ obj->rear%=obj->capacity+1;//obj->rear=obj->rear % (obj->capacity+1)//我们这里进行求余的操作，将结果给rear //插入完成我们就返回true return true; } //判断队列是否为空 bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) { return obj->rear==obj->front; } //从循环队列中删除一个元素，成功删除就返回true bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) { //既然要删除数据，那么队列就不能为空 if(myCircularQueueIsEmpty(obj))//说明这个数组为空，我们就不进行删除数据的操作了 { return false; } //走到这里说明队列不为空，那么我们就进行删除操作 obj->front++; obj->front%=obj->capacity+1;//取余 //原先front位置的数据还在，但是我们现在front已经换位置了，那么原先位置的数据就能就行插入数据了 return true; } //取对首元素，返回对应值 int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) { //队列为空就没啥数据能取 //判断队列是否为空 if(myCircularQueueIsEmpty(obj))//队列为空的话我们直接返回-1 { return -1; } return obj->arr[obj->front]; } //取对尾元素，返回对应值 int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) { //队列为空就没啥数据能取 //判断队列是否为空 if(myCircularQueueIsEmpty(obj))//队列为空的话我们直接返回-1 { return -1; } //return obj->arr[obj->rear-1];//rear指向的是最后一个数据的下一个位置 //假如我们的rear指向的是0下标的数，那么rear-1不就是-1吗？这么写代码就是错的，，存在越界情况 int prev=obj->rear-1;//定义一个指针指向rear前一个数据 if(obj->rear==0) { prev=obj->capacity;//下标为4，那么就是这个数组的第5个位置，就是最后一个位置 } return obj->arr[prev]; //队尾元素就是rear经历过++操作之前的位置的元素 } //循环队列的销毁 void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) { free(obj->arr); free(obj); obj=NULL; } /** * Your MyCircularQueue struct will be instantiated and called as such: * MyCircularQueue* obj = myCircularQueueCreate(k); * bool param_1 = myCircularQueueEnQueue(obj, value); * bool param_2 = myCircularQueueDeQueue(obj); * int param_3 = myCircularQueueFront(obj); * int param_4 = myCircularQueueRear(obj); * bool param_5 = myCircularQueueIsEmpty(obj); * bool param_6 = myCircularQueueIsFull(obj); * myCircularQueueFree(obj); */