数据结构C语言代码实战04-栈和队列

心已赠人 2022-10-28 14:22 173阅读 0赞

# Lesson4--栈和队列 #

**【本节目标】**

**1.栈**

**2.队列**

**3.栈和队列面试题**

### 1.栈 ###

**1.1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。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

**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。

![20210206164238638.jpg][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

// 下面是定长的静态栈的结构，实际中一般不实用，所以我们主要实现下面的支持动态增长的栈
    typedef int STDataType;
    #define N 10
    typedef struct Stack
    {
    	STDataType _a[N];
    	int _top; // 栈顶
    }Stack;
    
    // 支持动态增长的栈
    typedef int STDataType;
    typedef struct Stack
    {
    	STDataType* _a;
    
    	int _top;
    	int _capacity;
    
    	// 栈顶
    	// 容量
    
    
    }Stack;
    // 初始化栈
    void StackInit(Stack* ps);
    // 入栈
    void StackPush(Stack* ps, STDataType data);
    // 出栈
    void StackPop(Stack* ps);
    // 获取栈顶元素
    STDataType StackTop(Stack* ps);
    // 获取栈中有效元素个数
    int StackSize(Stack* 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
    int StackEmpty(Stack* ps);
    // 销毁栈
    void StackDestroy(Stack* ps);

### 2.队列 ###

**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  
 ![20210206164319919.jpg][]  
**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。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

// 链式结构：表示队列
    typedef struct QListNode
    {
    	struct QListNode* _pNext;
    	QDataType _data;
    }QNode;
    
    // 队列的结构
    
    typedef struct Queue
    
    {
    	QNode* _front;
    	QNode* _rear;
    }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);

另外扩展了解一下，实际中我们有时还会使用一种队列叫循环队列。如操作系统课程讲解生产者消费者模型  
时可以就会使用循环队列。环形队列可以使用数组实现，也可以使用循环链表实现。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

### 3.栈和队列面试题 ###

1. 括号匹配问题。OJ链接[http://https/leetcode-cn.com/problems/valid-parentheses/][http_https_leetcode-cn.com_problems_valid-parentheses]  
2. 用队列实现栈。OJ链接[http://https/leetcode-cn.com/problems/implement-stack-using-queues/][http_https_leetcode-cn.com_problems_implement-stack-using-queues]  
3. 用栈实现队列。OJ链接[http://https/leetcode-cn.com/problems/implement-queue-using-stacks/][http_https_leetcode-cn.com_problems_implement-queue-using-stacks]  
4. 设计循环队列。OJ链接[http://https/leetcode-cn.com/problems/design-circular-queue/][http_https_leetcode-cn.com_problems_design-circular-queue]

### 4.概念选择题 ###

选择题

1.循环队列的存储空间为 Q(1:100) ，初始状态为 front=rear=100 。经过一系列正常的入队与退队操作后，front=rear=99 ，则循环队列中的元素个数为（ ）  
A 100  
B 2  
C 99  
D 0

2.下列与队列应用的是（）  
A 函数的递归调用  
B 数组元素的引用  
C 多重循环的执行  
D 先到先服务的作业调度

3.一个栈的初始状态为空。现将元素1、2、3、4、5、A、B、C、D、E依次入栈，然后再依次出栈，则元素出栈的顺序是（）。  
A 12345ABCDE  
B EDCBA54321  
C ABCDE12345  
D 54321EDCBA

4.若进栈序列为 1,2,3,4 ，进栈过程中可以出栈，则下列不可能的一个出栈序列是（）  
A 1,4,3,2  
B 2,3,4,1  
C 3,1,4,2  
D 3,4,2,1

答案

1.D  
2.D  
3.B  
4.C

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[http_https_leetcode-cn.com_problems_valid-parentheses]: http://https/leetcode-cn.com/problems/valid-parentheses/
[http_https_leetcode-cn.com_problems_implement-stack-using-queues]: http://https/leetcode-cn.com/problems/implement-stack-using-queues/
[http_https_leetcode-cn.com_problems_implement-queue-using-stacks]: http://https/leetcode-cn.com/problems/implement-queue-using-stacks/
[http_https_leetcode-cn.com_problems_design-circular-queue]: http://https/leetcode-cn.com/problems/design-circular-queue/