C实现栈和队列

　　这两天再学习了数据结构的栈和队列，思想很简单，可能是学习PHP那会没有直接使用栈和队列，写的太少，所以用具体代码实现的时候出现了各种错误，感觉还是C语言功底不行。栈和队列不论在面试中还是笔试中都很重要，下面就介绍一下这两天栈和队列的学习经验

一：栈的学习

基础东西：栈是在表尾进行插入和删除的线性表，由此可知表尾是栈顶，表头为栈底，没有任何元素的栈是空栈。根据栈的结构可以知道：栈修改是按后进先出的原则进行的（LIFO），基本操作有插入、删除、初始化、取栈顶元素，判断是否是空栈等等。

栈的表示和实现：和上一节介绍过的线性表相似栈有两种表示方法（顺序表示和链式表示）因为和线性表类似（特殊的线性表）我只介绍顺序栈的就可以了。

顺序栈：利用一组连续的地址来依次存储栈的各个元素（从栈底到栈顶），用top指针指示栈顶元素，base指针指示栈底元素，所以top=base可以作为空栈的判断。插入一个元素top++，出栈一个元素top--，所以非空栈的指针始终在栈顶元素的下一个位置

顺序栈的结构体表示：

 //栈的顺序存储表示
 typedef struct{
     SElemType *base;//在栈构造之前和销毁后值是NULL
     SElemType *top;
     int stacksize; //已分配的存储空间
 }SqStack;

　　下面是我练习的代码，实现了栈的定义、栈的初始化、进栈操作、出栈操作、得到栈顶元素、遍历栈。需要注意的是出栈操作和得到栈顶元素的操作是有区别的，希望对大家栈的学习和回顾有所帮助。代码都是自己练习过的，可以直接运行

 /**
  * 栈
  * @author:zhaoyafei
  * @time:2015-6-16
  */
 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>

 //预定义常量
 #define OK 1
 #define OVERFLOW -2
 #define ERROR 0

 #define STACK_INIT_SIZE 100 //存储空间的初始分配量
 #define STACKINCREMENT 10   //存储空间的分配增量stackincrement

 typedef int SElemType;

 //栈的顺序存储表示
 typedef struct{
     SElemType *base;//在栈构造之前和销毁后值是NULL
     SElemType *top;
     int stacksize; //已分配的存储空间
 }SqStack;

 //栈的初始化操作

 int InitStack(SqStack &S){
     S.base = (int *)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(SqStack));
     if(!S.base){
         exit(OVERFLOW);//分配空间失败
     }
     S.top = S.base;
     S.stacksize = STACK_INIT_SIZE;
     return OK;
 }

 //进栈操作
 int Push(SqStack &S, int e){
     if(S.top - S.base >= S.stacksize){//栈空间已经满
         S.base = (int *)realloc(S.base,(S.stacksize + STACKINCREMENT) * sizeof(SqStack));
         if(!S.base){
             exit(OVERFLOW);//分配失败
         }
         S.top = S.base + S.stacksize;
         S.stacksize += STACKINCREMENT;
     }
     *S.top++ = e;
     return OK;
 }

 //出栈
 int Pop(SqStack &S,int &e){
     if(S.top != S.base){
         e = * --S.top;
         return OK;
     }else{
         exit(OVERFLOW);
     }
 }

 //得到顶部元素
 void GetElem(SqStack S, int &e){
     if(S.top != S.base){
         e = * (S.top - );
     }else{
         exit(OVERFLOW);
     }
 }

 //打印出栈各个元素
 void PrintfStack(SqStack S){
     while(*(S.top-) && S.top != S.base){//证明不是空栈,且有值
         S.top = S.top - ;
         printf("%d ",*S.top);
     }
     printf("\n");
 }

 int main(){
     int e,i;
     int TextData[] = {,,,,,};
     SqStack Sa,Sb;
     InitStack(Sa);//初始化栈Sa;
     for(i = ; i < ; i++){
         Push(Sa,TextData[i]);
     }
     printf("**************栈基本操作*************\n");
     //初始化数据
     printf("初始化后的Sa：");
     PrintfStack(Sa);

     //得到栈顶元素
     GetElem(Sa,e);
     printf("Sa栈顶元素是：%d\n",e);

     //初始化数据
     printf("顶部出栈后Sa：");
     Pop(Sa,e);
     PrintfStack(Sa);
 }

二：队列的学习：

队列和栈相反，是一种先进先出（FIFO）的线性表，只能在一端进行插入，一端进行删除

基础：在队列中，进行出入的一端称作队尾，允许删除的一端称作队首。和线性表差不多可以用顺序和链式表示。

双端队列：双端队列是限定插入和删除的操作在表的两端进行的线性表，用的不是很多。

循环队列：百度上解释：”将向量空间想象为一个首尾相接的圆环，并称这种向量为循环向量“，其实就是把队列首尾相连，但是要有一定的要求，不是想怎么连就怎么连。

下面给出链表的结构体：

 //单链队列
 typedef struct QNode{
     QElemType data;
     struct QNode *next;
 }QNode, *QueuePtr;

 typedef struct{
     QueuePtr front;
     QueuePtr rear;
 }LinkQueue;

 //循环队列
 typedef struct{
     QElemType *base;
     int front;
     int rear;
 }SqQueue;

　　下面这段代码练习了队列的基本操作：队列结构体定义（比栈的稍微复杂一点）、在队尾插入新元素、删除队头元素、销毁队列、打印队列、循环队列的定义等等，这部分牵涉到好多的指针操作，如果有些困难可以在纸上划出队列的结构，列出指针的操作前后变化，就容易多了（个人感觉如果线性表学好了，这些操作根本不在话下）。需要注意循环队列操作中取余操作：(Q.rear - Q.front + MAXQSIZE) % MAXQSIZE;

废话不多说，下面直接给出具体实现的代码：

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 //头文件
 #define ERROR -1
 #define OK 2;
 #define TRUE 1;
 #define OVERFLOW -2;

 //最大队列长度
 #define MAXQSIZE 100

 typedef int Status;
 typedef int QElemType;

 //单链队列
 typedef struct QNode{
     QElemType data;
     struct QNode *next;
 }QNode, *QueuePtr;

 typedef struct{
     QueuePtr front;
     QueuePtr rear;
 }LinkQueue;

 //循环队列
 typedef struct{
     QElemType *base;
     int front;
     int rear;
 }SqQueue;

 //********************************队列的基本操作*****************************
 //初始化队列
 Status InitQueue(LinkQueue &Q){
     Q.front = Q.rear = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));//动态分配空间
     if(!Q.front){
         exit(ERROR);//分配空间失败
     }
     Q.front->next = NULL;
     return OK;
 }

 //在队尾插入新元素
 Status EnQueue(LinkQueue &Q, int e){
     QueuePtr p;
     p = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
     if(!p){
         exit(ERROR);//分配失败
     }
     p->data = e;
     p->next = NULL;
     Q.rear->next = p;
     Q.rear = p;
     return OK;
 }

 void DestroyQueue(LinkQueue &Q){
     if(Q.front != Q.rear){
         while(Q.front){
             Q.rear = Q.front->next;
             free(Q.front);
             Q.front = Q.rear;
         }
     }
 }

 //删除队头元素,并用e返回
 Status DeQueue(LinkQueue &Q, int &e){
     if(Q.front != Q.rear){//先判断队列是否为空
         QueuePtr p;
         e = Q.front->next->data;
         if(Q.front->next == Q.rear){//队列只有一个元素
             p = Q.rear;
             Q.rear = Q.front;
             Q.front->next = NULL;
         }else{
             p = Q.front->next;
             Q.front->next = p->next;
             p->next = NULL;
         }
         free(p);
         return OK;
     }
 }

 //打印队列元素
 void PrintQueue(LinkQueue Q){
     if(Q.front != Q.rear){
         do{
             Q.front = Q.front->next;
             printf("%d ",Q.front->data);
         }while(Q.front->next);
     }
     printf("\n");
 }

 //********************************循环队列的基本操作*****************************
 //初始化队列
 Status InitQueueXh(SqQueue &Q){
     Q.base = (int *)malloc(MAXQSIZE * sizeof(int));//动态分配空间
     if(!Q.base){
         exit(ERROR);//分配空间失败
     }
     Q.front = Q.rear = ;
     return OK;
 }

 //在队尾插入新元素
 Status EnQueueXh(SqQueue &Q, int e){
     if((Q.rear + ) % MAXQSIZE == Q.front){
         exit(ERROR);//队循环列已满
     }
     Q.base[Q.rear] = e;
     Q.rear = (Q.rear + ) % MAXQSIZE;
     return OK;
 }

 int DestroyQueueXh(SqQueue &Q){
     return (Q.rear - Q.front + MAXQSIZE) % MAXQSIZE;
 }

 //删除队头元素,并用e返回
 Status DeQueueXh(SqQueue &Q, int &e){
     if(Q.front == Q.rear){//先判断队列是否为空
         return false;
     }
     e = Q.base[Q.front];
     Q.front = (Q.front + ) % MAXQSIZE;
     return OK;
 }

 //打印队列元素
 void PrintQueueXh(SqQueue Q){
     if(Q.front != Q.rear){
         do{
             printf("%d ",Q.base[Q.front]);
             Q.front++;
         }while(Q.front != Q.rear);
     }
     printf("\n");
 }

 //主方法
 int main(){
     int e, i;
     int Data[] = {,,,,,};

     printf("****************队列的基本操作**************\n");
     //初始化队列
     LinkQueue Qa, Qb;
     InitQueue(Qa);
     //初始化Qa
     for(i = ; i < ; i++){
         EnQueue(Qa,Data[i]);
     }
     //打印Qa
     printf("Qa的各个元素：");
     PrintQueue(Qa);

     //删除队首元素
     DeQueue(Qa,e);
     printf("删除Qa的队首元素：%d\n",e);
     printf("删除首元素后的Qa: ");
     PrintQueue(Qa);
     printf("销毁后的Qa: ");
     DestroyQueue(Qa);
     PrintQueue(Qa);

     printf("**************循环队列的基本操作************\n");
     //初始化队列
     SqQueue QaXh, QbXh;
     InitQueueXh(QaXh);
     //初始化Qa
     for(i = ; i < ; i++){
         EnQueueXh(QaXh,Data[i]);
     }
     //打印Qa
     printf("QaXh的各个元素：");
     PrintQueueXh(QaXh);

     //删除队首元素
     DeQueueXh(QaXh,e);
     printf("删除QaXh的队首元素：%d\n",e);
     printf("删除首元素后的QaXh: ");
     PrintQueueXh(QaXh);
     printf("得到QaXh的元素个数：%d\n",DestroyQueueXh(QaXh));
 }