C语言栈与队列如何定义

今天小编给大家分享一下C语言栈与队列如何定义的相关知识点，内容详细，逻辑清晰，相信大部分人都还太了解这方面的知识，所以分享这篇文章给大家参考一下，希望大家阅读完这篇文章后有所收获，下面我们一起来了解一下吧。

栈

栈的定义

栈是一种线性表，但限定这种线性表只能在某一端进行插入和删除操作

假设栈 【s = (a1,a2,……,an) 】，a1为栈底元素，an为栈顶元素。由于栈只能在栈顶进行插入和删除操作，所以进栈次序依次为【a1,a2,……,an】，出栈次序为【an,……,a2,a1】

由此可见：栈的操作特性可以明显地概括为后进先出

栈类似于线性表，它也有两种对应的存储方式分别为顺序栈和链栈。

顺序栈

顺序栈的定义

Q：什么是顺序栈？

A：采用顺序存储的栈成为顺序栈。它利用一组地址连续的存储单位存放自栈底到栈顶的数据元素，同时附设一个指针（top）来指示当前栈顶的位置。

栈的顺序存储类型可描述为

#define MaxSize 100				//定义栈中元素的最大个数
typedef struct
{
	SElemtype *base;			//栈底指针
	SElemtype *top;				//栈顶指针 
	int stacksize				//栈可用的最大容量 
}SqStack;

顺序栈的初始化

Q：什么是顺序栈的初始化？

A：顺序栈的初始化操作就是为顺序栈动态分配一个最大容量为 MaxSize 的数组空间。

实现原理

1. 为顺序栈动态分配一个最大容量为MAXSIZE的数组

2. 栈顶指针top初始为base，表示栈为空

3. stacksize置为栈的最大容量MaxSize

代码演示

Status InitStack(SqStack &S)
{//构造一个空栈S
	S. base=new SElemType[MaxSize];		//为顺序栈动态分配一个最大容量为MAxsini
	if(!S. base) exit(OVERFLOW);		//存储分配失败
	S. top=S. base;						//top初始为base，空栈
	S. stacksize=MaxSize;				//stacksize置为栈的最大容量MaxSize
	return OK;
}

顺序栈的入栈

Q：什么是顺序栈的入栈？

A：入栈操作是将新元素进入栈

实现原理

1. 判断栈是否满了，若满了返回ERROR

2. 将新元素压入栈，栈顶指针加1

代码演示

Status Push(SqStack	&S,SElemType e)
{//插入元素e为新的栈顶元素
	if(S.top-S.base==S:stacksize) return ERROR;//栈满 
	*S. top++=e;							   //元素e压入栈顶，栈顶指针加1
	return OK;
}

顺序栈的出栈

Q：什么是顺序栈的出栈？

A：出栈操作是将栈顶元素删除

实现原理

1. 判断栈是否空，若空则返回ERROR

2. 栈顶指针减1，栈顶元素出栈

代码演示

Status Pop(SqStack &S,SElemType &e)
(//删除S的栈顶元素，用e返回其值
	if(S.top==S.base) return ERROR;//栈顶
	指针减1，将栈顶元素赋给e	   //栈顶指针减1，将栈顶元素赋给e 
	e=*--S.top;
	return OK;
)

取顺序栈的栈顶元素

Q：如何取顺序栈的栈顶元素？

A：当栈非空时，此操作返回当前栈顶元素的值，栈顶指针保持不变。

实现原理

1. 判断栈是否空

2. 返回栈顶元素的值，栈顶指针不变

代码演示

SElemType GetTop (SqStack S)
{//返回s的栈顶元素，不修改栈顶指针
	if(S.top!=S.base) 		        //栈非空
	    return*(S.top-1);			//返回栈顶元素的值，栈顶指针不变
)

链栈

采用链式存储的栈称为链栈。链栈的优点是便于多个栈共享存储空间和提高其效率，且不存在栈满上溢的情况。通常采用单链表实现。

栈的顺序存储类型可描述为

typedef struct Linknode
{
	ElemType data;				//数据域
	struct Linknode *next;		//指针域
} *LiStack;

采用链式存储，便于结点的插入与删除。链栈的操作与链表类似，入栈和出栈的操作都在链表的表头进行。

队列

队列的定义

队列是一种线性表，但限定这种线性表只能在表的一端进行插入，在另一端进行删除。允许删除的一端为队头，又称为队首，允许插入的一端为队尾

队列与生活中的排队一样，最早排队的最先离开，队列的操作特性可以明显地概括为先进先出

队列有两种存储表示，分别为顺序表示与链式表示

队列的顺序表达与实现

队列顺序存储结构

和顺序栈相类似，在队列的顺序存储结构中，除了用一组地址连续的存储单元依次列头到队列尾的元素之外。还需附设两个整型变量【front】和【rear】分别指示队列头元素及队间的位置（后面分别称为头指针和尾指针）。

队列的顺序存储结构表示如下：

#define   MAXSIZE    100		//队列容量
typedef   struct 
{   
	ElemType *base;             //存储空间
	int front,rear;            	//队首，队尾
}SqQueue ;

假溢出

图（1）所示为队列的初始状况。此时有【front == rear == 0】 成立。该条件可以作为队列判空的条件。

但是【rear == MAXSIZE】不能作为队列满的条件。为什么呢？

图（4）队列中只有一个元素，仍满足该条件。这时入队出现上溢出。但是这种溢出并不是真正的溢出，在队列中依然存在可以存放元素的空位置，所以是一种假溢出。

如何解决循环链表的这一缺点呢？

循环队列

Q：什么是循环队列？

A：将顺序队列臆造成一个环状的空间，即把存储队列元素的表从逻辑上视为一个环，称为循环队列。

循环队列的初始化

Q：什么是循环队列的初始化？

A：循环队列的初始化就是动态分配一个预定义大小为 MAXSIZE 的数组空间

????实现原理

1. 为队列动态分配一个最大容量为MAXSIZE的数组空间

2. base指向数组空间的首地址

3. 头指针与尾指针置为零，表示队列为空

???? 代码演示

Status InitQueue ( SqQueue  &Q )
{
	Q.base=new  ElemType[MAXSIZE];
	if(!Q.base)	return OVERFLOW;
	Q.front=Q.rear=0;
	return OK;
}

循环队列的入队

Q：什么是循环队列的入队？

A：入队操作是指在队尾插入一个新的元素

????实现原理

1. 判断队列是否满

2. 满了返回ERROR

3. 将新元素插入队尾

4. 队尾指针加一

???? 代码演示

Status EnQueue(SqQueue &Q,ElemType e)
{
    if((Q.rear+1)%MAXSIZE==Q.front)	//判满			
	    return ERROR;
	Q.base[Q.rear]=e;
	Q.rear=(Q.rear+1)%MAXSIZE;
	return OK;
}

循环队列的出队

Q：什么是循环队列的出队？

A：出队操作是删除队头元素

????实现原理

1. 判断队列是否为空

2. 为空返回ERROR

3. 保留队头元素

4. 队头指针加一

???? 代码演示

Status DeQueue(SqQueue &Q, ElemType &e)
{
    if( Q.rear==Q.front )	 
		return ERROR;			//判空
	e = Q.base[Q.front];
	Q.front = (Q.front+1)%MAXSIZE;	
	return OK;
}

链队列

Q：什么是链队列？

A：队列的链式表示称为链队列。它实际上是一个同时带有队头指针和队尾指针的单链表，头指针指向对头结点，尾指针指向队尾结点。

队列的链式存储如图：

队列的链式存储类型可描述为：

typedef struct Qnode
{       
	ElemType data;
    struct QNode * next;
}Qnode,*QueuePtr;                  //结点
typedef struct 
{ 
	QueuePtr  front;
	QueuePtr rear;
}LinkQueue;                       //链队

链栈的初始化

Q：什么是链队列的初始化？

A：链栈的初始化操作就是构建一个只有头结点的空队。

实现原理

1. 生成新结点作为头结点

2. 队头指针和队尾指针指向该结点

3. 头指针的指针域置空

代码演示

Status InitQueue(LinkQueue &Q)
{	
	Q.front=Q.rear=new QNode;
	p->next=NULL;
	return OK;
}

链栈的入队

实现原理

1. 为入队元素分配结点空间，用指针p指向

2. 将新结点数据域置为e

3. 将新结点插入到队尾

4. 修改队尾指针为p

???? 代码演示

Status EnQueue(LinkQueue &Q,ElemType e)
{
	p=new QNode;		//为入队元素分配结点空间，用指针p指向
	p->data=e;	        //将新结点数据域置为e
	p->next=NULL;		
	Q.rear->next=p;     //将新结点插入到队尾
	Q.rear=p;			//修改队尾指针为p
	return OK;
}

链栈的出队

实现原理

1. 判断是否为空，为空返回ERROR

2. 保留头元素空间，以备释放

3. 修改头指针的指针域，指向下一结点

4. 判断出队元素是否是最后一个元素，若是，将队尾指针重新赋值，指向头结点

5. 释放原队头元素的空间

代码演示

Status DeQueue(LinkQueue &Q,ElemType &e)
{
	if(Q.front==Q.rear)			//若队列为空，返回ERROR
		return ERROR;
	QNode *p=Q.front->next;		//保留头元素空间，以备释放
	Q.front->next=p->next;		//修改头指针的指针域，指向下一结点
    if(Q.rear==p)				//判断出队元素是否是最后一个元素，若是，将队尾指针重新赋值，指向头结点
		Q.rear=Q.front; 
	delete p;					//释放原队头元素的空间
	return OK;
}

以上就是“C语言栈与队列如何定义”这篇文章的所有内容，感谢各位的阅读！相信大家阅读完这篇文章都有很大的收获，小编每天都会为大家更新不同的知识，如果还想学习更多的知识，请关注亿速云行业资讯频道。