您的位置:首页 > 教育 > 培训 > 栈和队列讲解

栈和队列讲解

2024/10/5 6:57:57 来源:https://blog.csdn.net/Cancan2004/article/details/141724626  浏览:    关键词:栈和队列讲解

一.栈

1.栈的概念及结构

栈是一种特殊的线性表,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。栈中的元素遵守后进先出的原则,即后进去的先出来,可以将其理解为弹夹,后塞进去的子弹会被先打出来。

进栈: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。

2.栈的实现

根据我们以前学习过的内容,我们可以想到栈可以应用数组和链表来实现。但是当我们想要应用单链表来实现时,我们会发现在删除元素时不能找到尾节点的上一个节点,所以单链表不可以。那么双链表呢?双链表中含有两个指针,可以轻松的找到前后节点,但是,当我们在实现栈时,会发现双链表的两个指针并不容易维护,所以我们也不考虑应用双链表来实现。那么最后就只剩下了数组。数组的缺点只有一个就是扩容,扩容时自身会有消耗,但是扩容的影响不是很大,因为并不是每一次数据的插入都需要扩容。而数组的优点就是数组的CPU高速缓存效率更好。所以实现栈,我们选择的方法是数组。

1.栈的创建(定长的静态栈,一般不实用)

//静态的栈
#define N 10
struct Stack
{int a[N];
};
2.栈的创建(支持动态增长的栈)
//动态的栈
typedef  int SLDataType;
typedef struct Stack
{SLDataType* a;int top;int capacity;
}ST;
3.栈的初始化

在对栈进行初始化时,我们先将指向数组的指针置为NULL,再将栈的元素个数置为0。但是,对于top的初始化我们可以分为两种情况,因为栈的底层是数组,所以当我们向让top指向栈顶的下一个节点时,我们需要在初始化时让top初始化为0,这样就可以在top位插入数据后将top移向栈顶的下一个节点了。而将top指向栈顶的思想与将top指向栈顶的下一个节点的思想相似,只需要在初始化是,将top初始化为-1。为了后续的出栈,入栈操作方便进行,我们选择让top指向栈顶的下一个节点。

//栈的初始化
void STInit(ST* pst)
{assert(pst);pst->a = NULL;//top指向栈顶的下一个节点pst->top = 0;//top指向栈顶//pst->top = -1;pst->capacity = 0;
}
4.栈的销毁
//栈的销毁
void STDestory(ST* pst)
{assert(pst);free(pst->a);pst->a = NULL;pst->top = 0;pst->capacity = 0;
}
5.栈的进栈

在向栈中插入数据时我们首先需要判断栈中的储存空间是否足够,如果足够则直接插入数据即可,如果不够,则需要先对栈进行扩容再进行插入数据的操作。对栈进行扩容的思想与顺序表相似,这里就不过多赘述,如果有需要的可以自行去顺序表的讲解博客中观看。因为我们定义top的指向为栈顶的下一个节点,所以在插入数据时,我们只需要先将数据插入栈中,再将top向后移动,就可以了。

//栈的进栈
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{assert(pst);//扩容if (pst->top == pst->capacity){int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : 2 * pst->capacity;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, newcapacity * sizeof(ST));if (tmp == NULL){perror("realloc fail!");exit(1);}pst->a = tmp;pst->capacity = newcapacity;}pst->a[pst->top] = x;pst->top++;
}
6.栈的出栈

相对于栈的进栈,出栈就简单的很多,我们只需要将栈的top--就可以了。

//栈的出栈
void STPop(ST* pst)
{assert(pst);assert(pst->top > 0);pst->top--;
}
7.栈的取栈顶数据

首先我们需要判断这个栈内是否有栈顶数据。然后,因为我们的top是栈顶的下一个节点,所以当我们返回栈顶数据时top需要减1访问的才是正确的值。

//栈的取栈顶数据
STDataType STTop(ST* pst)
{assert(pst);assert(pst->top > 0);return pst->a[pst->top-1];
}
8.栈的判空

对于栈的判空比较容易想出来的就是用if如果栈是空的则返回true,如果不是空的则返回false。其实除了这个方法我们还有一个更简单的思路,就是下方展示的代码。我们可以直接俄返回判断栈是否为空的值,如果为空则返回1就是true,如果不为空则返回0就是false。

//栈的判空
bool STEmpty(ST* pst)
{assert(pst);return pst->top == 0;
}
9.栈的获取栈的个数

因为我们的top是栈顶的下一个节点,而栈的底层是数组,所以top对应的值正好是栈的个数,所以我们只需要返回top的值就可以了。

//栈的获取栈的个数
int STSize(ST* pst)
{assert(pst);return pst->top;
}

栈的讲解就到此为止啦,大家可以搭配算法讲解中的练习题巩固一下哦~

版权声明:

本网仅为发布的内容提供存储空间,不对发表、转载的内容提供任何形式的保证。凡本网注明“来源:XXX网络”的作品,均转载自其它媒体,著作权归作者所有,商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

我们尊重并感谢每一位作者,均已注明文章来源和作者。如因作品内容、版权或其它问题,请及时与我们联系,联系邮箱:809451989@qq.com,投稿邮箱:809451989@qq.com