数据结构 04
4. 栈
4.2. 链式栈
4.2.1. 特性
逻辑结构：线性结构
存储结构：链式存储结构
操作：创建，入栈，出栈，清空，获取
4.2.2. 代码实现
头文件 LinkStack.h
#ifndef __LINKSTACK_H__ #define __LINKSTACK_H__ typedef int datatype; typedef struct linkstack { datatype data; struct linkstack *next; } linkstack_t; //1.创建一个空的栈 void createEmptyLinkStack(linkstack_t **ptop); //2.入栈,ptop是传入的栈针的地址，data是入栈的数据 int pushLinkStack(linkstack_t **ptop, datatype data); //3.判断栈是否为空 int isEmptyLinkStack(linkstack_t *top); //4.出栈 datatype popLinkStack(linkstack_t **ptop); //5.清空栈 void clearLinkStack(linkstack_t **ptop); //6.求栈的长度 int lengthLinkStack(linkstack_t *top); //7.获取栈顶数据,不是出栈,不需要移动main函数中的top，所以用一级指针 datatype getTopLinkStack(linkstack_t *top); #endif
1.创建一个空的栈
void createEmptyLinkStack(linkstack_t **ptop) { *ptop = NULL; }
- 入栈
int pushLinkStack(linkstack_t **ptop, datatype data) { // 定义一个指针pnew，指向新节点 linkstack_t *pnew = (linkstack_t *)malloc(sizeof(linkstack_t)); if(pnew == NULL) { printf("New Node Creation Failed!!\n"); return -1; } // 初始化 pnew->data = data; pnew->next = *ptop; // 新节点的指针域，指向旧节点的地址 // 栈针移动到最新的节点 *ptop = pnew; }
- 判断栈是否为空
int isEmptyLinkStack(linkstack_t *top) { // 栈针指向NULL时，栈为空 return top == NULL; }
- 出栈
datatype popLinkStack(linkstack_t **ptop) { // 容错判断 if (isEmptyLinkStack) { printf("Stack is empty!!\n"); return NULL; } // 定义指针pdel，指向出栈节点 linkstack_t* pdel = NULL; // 定义中间变量，暂存出栈数据 datatype data = 0; // pdel指向出栈节点 pdel = *ptop; // data暂存出栈数据 data = pdel->data; // 栈针移动，释放出栈节点 *ptop = (*ptop)->next; free(pdel); pdel = NULL; // 返回出栈数据 return data; }
- 清空栈
void clearLinkStack(linkstack_t **ptop) { while(!isEmptyLinkStack(*ptop)) { popLinkStack(ptop); } }
- 求栈的长度
int lengthLinkStack(linkstack_t *top) { // 定义一个变量，作为长度的计数 int len = 0; // 链式栈长度的计算实际上是无头单向链表的遍历问题 while(top = NULL) { len ++; // 累计计数 top = top->next; // 栈针移动 } }
- 获取栈顶数据
datatype getTopLinkStack(linkstack_t *top) { // 容错判断 if (!isEmptyLinkStack(top)) { printf("Stack is empty\n"); return -1; } // 返回栈顶数据 return top->data; }
5. 队列
5.1. 特性
- 一端只能输入，称为队尾；另一端只能输出，称为队头
- 先进先出：FIFO
- 存在假溢出现象：
1）当数据存满后，有数据从队头出列后，应该可以存入新的数据，但是因为数据在队列里面不移动，所以队尾不存在空位，新数据无法入列，但是队列未满，如下图
2）解决方法：顺序队列
5.2. 顺序队列（循环队列）
需要实现头和尾都可以走完最后一位之后再走回来，比如4->5->0->1。
方法一：
if(i==N)
i = 0;
else
i++;
方法二：
i = (i+1)%N;
5.2.1. 代码实现
头文件 sequeue.h
#ifndef __SEQUEUE_H__ #define __SEQUEUE_H__ #define N 6 typedef int datatype; typedef struct { datatype data[N];//循环队列的数组 int rear;//存数据端 rear 后面 int front;//取数据端 front 前面 }sequeue_t; // 1. 创建一个空的队列 sequeue_t *createEmptySequeue(); // 2. 判断队列是否为满 int isFullSequeue(sequeue_t *p); // 3. 入列 data代表入列的数据 int inSequeue(sequeue_t *p,datatype data); // 4. 判断队列是否为空 int isEmptySequeue(sequeue_t *p); // 5. 出列 datatype outSequeue(sequeue_t *p); // 6. 求队列的长度 int lengthSequeue(sequeue_t *p); // 7. 清空队列函数 void clearSequeue(sequeue_t *p); #endif
- 创建一个空队列
sequeue_t *createEmptySequeue() { // 申请空间存放队列结构 sequeue_t *p = (sequeue_t *)malloc(sizeof(sequeue_t)); if(p == NULL) { printf("Space opening failure !!\n"); return NULL; } // 初始化 p->rear = 0; p->front = 0; return p; }
- 判断是否为满
int isFullSequeue(sequeue_t *p) { // 循环队列的判满公式 return p->front == (p->rear + 1) % N; }
- 入列
int inSequeue(sequeue_t *p, datatype data) { // 容错判断 if( isFullSequeue(p) ) { printf("Space is Full !!\n"); return -1; } // 入列 p->data[p->rear] = data; // 队尾向后移动一个数据单位 p->rear = (p->rear + 1) % N; return 0; }
- 判断是否为空
int isEmptySequeue(sequeue_t *p) { // 空返回1，非空返回0 return p->rear == p->front; }
- 出列
datatype outSequeue(sequeue_t *p) { // 容错判断 if ( isEmptySequeue(p) ) { printf("Space is empty !!\n"); return -1; } // 出列 // 1）定义一个变量，暂存出列数据 datatype data = p->data[p->front]; // 2）队头移动 p->front = (p->front + 1) % N; return data; }
- 求队列的长度
int lengthSequeue(sequeue_t *p) { // 队尾可以大于队头，也可以小于队头 // rear >= front, rear - front 是长度 // rear < front, rear + N -front ,这种情况相当于，队尾套了队头一圈 // 两种情况综合之后得到公式 ( rear + N - front ) % N return ( p->rear - p->front + N ) % N; }+N 之后 %N 对结果来说，相当于没操作
- 清空队列函数
void clearSequeue(sequeue_t *p) { // p->front = p->rear; // 不返回数据 while(!isEmptySequeue(p)) outSequeue(p); // 可以返回出列数据， 看需求 }