文章目录

• • 栈和队列
  • • 栈
    • • 栈的概念及结构
      • 栈的实现
      • • 初始化栈
        • 入栈
        • 出栈
        • 获取栈顶元素
        • 获取栈中有效元素个数
        • 判断栈是否为空
        • 销毁栈
      • 括号匹配问题
    • 队列
    • • 队列的概念及结构
      • 队列的实现
      • • 初始化队列
        • 队尾入队列
        • 对头出队列
        • 获取队头元素
        • 获取队尾元素
        • 销毁队列
        • 判断队列是否为空

栈和队列

栈

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。

出栈就是少一个栈顶元素。

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。

初始化栈

void StackInit(Stack* ps) {assert(ps);ps->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);if (ps->a == NULL) {perror("malloc fail");exit(-1);}ps->top = 0;ps->capacity = 4;
}

入栈

void StackPush(Stack* ps, STDataType x) {assert(ps);//判断栈是否满了，如果满了就扩容if (ps->top == ps->capacity) {STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, ps->capacity * 2 * sizeof(STDataType));if (tmp == NULL) {perror("realloc fail");exit(-1);}ps->a = tmp;ps->capacity *= 2;}ps->a[ps->top] = x;ps->top++;
}

出栈

void StackPop(Stack* ps) {assert(ps);assert(!StackEmpty(ps));ps->top--;
}

获取栈顶元素

STDataType StackTop(Stack* ps) {assert(ps);assert(!StackEmpty(ps));return ps->a[ps->top - 1];
}

获取栈中有效元素个数

int StackSize(Stack* ps) {assert(ps);return ps->top;
}

判断栈是否为空

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

销毁栈

void StackDestroy(Stack* ps) {assert(ps);free(ps->a);ps->a = NULL;ps->top = ps->capacity = 0;
}

括号匹配问题

思路：这题主要思路，就是遇见左括号就入栈，遇见右括号就将栈顶元素，拿出来对比是否匹配，如果不匹配就直接返回false.

typedef char STDatatype;
typedef struct Stack
{STDatatype* a;int capacity;int top;   // 初始为0，表示栈顶位置下一个位置下标
}ST;bool StackEmpty(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top == -1;
}
void StackInit(ST* ps)
{assert(ps);//ps->a = NULL;//ps->top = 0;//ps->capacity = 0;ps->a = (STDatatype*)malloc(sizeof(STDatatype)* 4);if (ps->a == NULL){perror("malloc fail");exit(-1);}ps->top = -1;ps->capacity = 4;
}void StackDestroy(ST* ps)
{assert(ps);free(ps->a);ps->a = NULL;ps->top = -1;ps->capacity = 0;
}void StackPush(ST* ps, STDatatype x)
{assert(ps);// if (ps->top+1 == ps->capacity){STDatatype* tmp = (STDatatype*)realloc(ps->a, ps->capacity * 2 * sizeof(STDatatype));if (tmp == NULL){perror("realloc fail");exit(-1);}ps->a = tmp;ps->capacity *= 2;}ps->top++;ps->a[ps->top] = x;
}// 20:20
void StackPop(ST* ps)
{assert(ps);assert(!StackEmpty(ps));ps->top--;
}STDatatype StackTop(ST* ps)
{assert(ps);assert(!StackEmpty(ps));return ps->a[ps->top];
}int StackSize(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top+1;
}bool isValid(char * s){ST st;StackInit(&st);while(*s) {if(*s == '[' || *s == '(' || *s == '{') {StackPush(&st, *s);s ++;}else {if(StackEmpty(&st)) {StackDestroy(&st);return false;}char top = StackTop(&st);StackPop(&st);if(*s == ']' && top != '[' || *s == '}' && top != '{' || *s == ')' && top != '(') {StackDestroy(&st);return false;}else {s ++;}}}bool ret = StackEmpty(&st);StackDestroy(&st);return ret;
}

由于C语言没有栈这个类，所以我们需要自己实现栈，并调用来实现。

队列

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，队列具有先进先出特性。

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对头

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，效率比较低。

初始化队列

void QueueInit(Queue* q) {assert(q);q->front = NULL;q->rear = 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");exit(-1);}newnode->data = data;newnode->pNext = NULL;if (q->rear == NULL) {q->front = q->rear = newnode;}else {q->rear->pNext = newnode;q->rear = newnode;}q->size++;
}

对头出队列

void QueuePop(Queue* q) {assert(q);assert(!QueueEmpty(q));if (q->front->pNext == NULL) {free(q->front);q->front = q->rear = NULL;}else {QNode* del = q->front;q->front = q->front->pNext;free(del);}q->size--;
}

获取队头元素

QDataType QueueFront(Queue* q) {assert(q);assert(!QueueEmpty(q));return q->front->data;
}

获取队尾元素

QDataType QueueBack(Queue* q) {assert(q);assert(!QueueEmpty(q));return q->rear->data;
}

销毁队列

void QueueDestroy(Queue* q) {assert(q);QNode* cur = q->front;while (cur) {QNode* del = cur;cur = cur->pNext;free(del);}q->front = q->rear = NULL;q->size = 0;
}

判断队列是否为空

bool QueueEmpty(Queue* q)
{assert(q);return q->front == NULL && q->rear == NULL;
}