纯c语言模拟栈和队列（初学必看）

一、栈(Stack)

1.栈的概念及其结构

栈是一种特殊的线性表，在栈这个结构里，越先存进去的数据越难取出来。

这个结构就像是一个只有一端有打开的容器，越先放进去的球越在底部，想要把底部的球拿出来，就必须先把前面的求拿出来。像这种”先进后出“的结构就是栈。

对于栈来说，我们只能在表尾进行插入或者删除，表

2.栈的功能

栈的基本操作主要有：栈的初始化、判空、判满、取栈顶元素、在栈顶进行插入和删除。在栈顶插入元素称为入栈，在栈顶删除元素称为出栈。

我们常用栈这种数据结构实现深度搜索。

由于栈的特性，我们只对栈顶进行取出元素或者是压入元素，所以我们在实现栈的时候需要用一个top指针来指向栈顶元素的地址或者是栈顶元素后面的地址。

3.c语言代码模拟（动态实现）

Stack.h文件：

这个文件用来声明功能函数以及栈结构体数据的定义。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{STDataType* _a;int _top;		// 栈顶int _capacity;  // 容量 
}Stack;
// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps);
// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data);
//打印
void StackPrint(Stack* ps);
// 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);

Stack.c文件：

实现各种功能函数

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"// 初始化栈 
void StackInit(Stack* ps) {assert(ps);ps->_a = NULL;ps->_capacity = 0;ps->_top = 0;
}// 销毁栈 
void StackDestroy(Stack* ps) {assert(ps);free(ps->_a);ps->_a = NULL;ps->_capacity = 0;ps->_top = 0;
}
// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType data) {assert(ps);if (ps->_top == ps->_capacity) {STDataType* temp = NULL;int newcap = 0;if (ps->_capacity == 0) {newcap = 4;}else {newcap = ps->_capacity * 2;}temp = (STDataType*)realloc(ps->_a,sizeof(STDataType) * newcap);if (temp == NULL) {perror("mallc:fail");}ps->_a = temp;ps->_capacity = newcap;}ps->_a[ps->_top] = data;ps->_top++;
}// 出栈 
void StackPop(Stack* ps) {assert(ps&&ps->_top>0);--ps->_top;//return ps->_a[--ps->_top];
}//打印
void StackPrint(Stack* ps) {assert(ps);printf("top=%d  cap=%d\n", ps->_top, ps->_capacity);for (int i = 0; i < ps->_top; i++) {printf("%d->", ps->_a[i]);}printf("\n");
}
// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps) {assert(ps&&ps->_top>0);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;
}
// 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) {assert(ps);return ps->_top == 0;
}

test.c文件：

测试栈的功能是否达到预期

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Stack.h"void test1() {Stack st;StackInit(&st);StackPush(&st, 1);StackPush(&st, 2);StackPush(&st, 3);StackPush(&st, 4);StackPrint(&st);printf("弹出栈顶元素\n");StackPop(&st);StackPrint(&st);int x =StackTop(&st);printf("获取栈顶元素 %d\n",x);StackPrint(&st);printf("获取栈里有效元素个数 %d\n", StackSize(&st));printf("栈是否为空%d\n", StackEmpty(&st));StackDestroy(&st);
}
int main() {test1();return 0;
}

二、队列（Queue）

1、队列的概念及其结构

只在一端进行删除操作(出队)，只在另一端进行添加操作（入队）--先进先出

这个结构就像是在模拟，越先排队的人越先“打到饭”。（理论上不允许插队）

看上去像不像排队打饭的你呢？

2.队列的功能

队列的最主要用途是异步任务和通信两个方面 异步的思路主要用来缓解瞬间压力、耗时操作、并行任务等。

队列的基本功能是入队、出队、获得队列元素个数、判断队列是否为空等操作。

在算法中我们常用队列来实现广度优先遍历

3.c语言代码模拟

Queue.h文件：

声明功能函数以及栈结构体数据的定义

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>typedef int QDataType;// 链式结构：表示队列 
typedef struct QListNode
{struct QListNode* _next;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);
//打印队列信息
void QueuePrint(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);

Queue.c文件：

实现各种功能函数

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q) {assert(q);q->_front = NULL;q->_rear = NULL;
}
//创造节点
QNode* CreatNode(QDataType x) {QNode* newnode =(QNode*) malloc(sizeof(QNode));if (newnode == NULL) {perror("malloc:fail");}newnode->_next = NULL;newnode->_data = x;return newnode;
}// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType data) {assert(q);QNode* newnode = CreatNode(data);if (q->_rear == NULL) {q->_front=q->_rear = newnode;}else {q->_rear->_next = newnode;q->_rear = newnode;}
}// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q) {assert(q&&q->_front!=NULL);QNode* head = q->_front;if (q->_front == q->_rear) {q->_front = q->_rear = NULL;}else {q->_front = q->_front->_next;}free(head);head = NULL;
}
//打印队列信息
void QueuePrint(Queue* q) {assert(q&&q->_rear!=NULL);QNode* cur = q->_front;printf("队头指向%d 队尾指向%d\n", q->_front->_data, q->_rear->_data);while (cur != NULL) {printf("%d->", cur->_data);cur = cur->_next;}printf("\n");
}
// 获取队列头部元素 
QDataType QueueFront(Queue* q) {assert(q&&q->_front!=NULL);return q->_front->_data;
}// 获取队列队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* q) {assert(q&&q->_rear!=NULL);return q->_rear->_data;
}// 获取队列中有效元素个数 
int QueueSize(Queue* q) {assert(q);int size_q = 0;QNode* cur = q->_front;while (cur) {size_q++;cur = cur->_next;}return size_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) {assert(q);return q->_front == NULL;
}
// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q) {assert(q&&q->_front!=NULL);QNode* cur = q->_front;while (cur) {QNode* temp = cur->_next;free(cur);cur = temp;}q->_front = q->_rear = NULL;
}

test.c文件：

测试队列功能

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Queue.h"void test1() {Queue q;QueueInit(&q);QueuePush(&q, 1);QueuePush(&q, 2);QueuePush(&q, 3);QueuePush(&q, 4);QueuePush(&q, 5);QueuePrint(&q);printf("弹出队头元素\n");QueuePop(&q);QueuePrint(&q);printf("队列元素个数%d\n", QueueSize(&q));printf("队列队头元素%d 队尾元素%d\n", QueueFront(&q), QueueBack(&q));QueuePrint(&q);QueueDestroy(&q);printf("%p %p", q._front, q._rear);
}int main() {test1();return 0;
}