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C语言数据结构:栈和队列_c语言栈和队列

c语言栈和队列

目录

一、栈(stack)

 1、基本概念 

 2、基本操作

 3、常见考题

 4、小结

二、顺序栈的实现 

 1、顺序(Sequence)栈的定义及初始化

 2、(增)进栈

 3、(删) 出栈

 4、读取栈顶元素 

 5、共享栈

 6、小结 

三、链栈的实现

 1、链栈的定义

 2、小结

四、队列

1、定义

2、队列的基本操作 

3、小结

五、队列的顺序实现

1、初始化判空 

2、入队操作-循环队列

3、出队操作-循环队列

4、获取队头元素

5、队列元素个数

6、判断队满/队空 

 六、队列的链式实现

1、初始化

2、入队(带头结点)

3、入队(不带头结点)

4、出队(不带头结点)

5、出队(带头结点)

6、小结

7、双端队列 

1.模拟栈

 2.输入受限(只需要从栈当中标红的中继续判断) 

 3.输出受限(只需要从栈当中标红的中继续判断) 

 4.输入受限

 5、小结

七、栈的应用--括号匹配

​小结​ 

八、栈的应用--表达式求值 

中、前、 后缀表达式

1.后缀表达式(手算)​编辑

2、后缀表达式(机算)

3、前缀表达式 (手算)

4、前缀表达式(机算) 

5、小结

 九、栈的应用--表达式求值 (二)

1、中缀转后缀表达式(计算) 

2、中缀表达式的计算(用栈实现)

3、小结

十、栈的应用--递归

十一、队列的应用

1、树的层次遍历

2、图广度优先遍历

3、在操作系统当中的应用

4、一维数组的存储结构

5、二维数组的存储结构

6、普通矩阵的存储

7、小结

8、常见考题


一、栈(stack

知识总览

1、基本概念 

 定义:是只允许在一端进行 插入 或 删除 操作线性表


重要术语:栈顶、栈底、空栈

 2、基本操作

InitStack(&s)初始化栈。构造一个空栈S,分配内存空间

DestroySatck(&L)销毁栈。销毁并释放栈S所占用的内存空间

Push(&S,x): 进栈若栈S未满,则将x加入使之成为新栈顶。

Pop(S,&x):出栈若栈S非空,则弹出栈顶元素,并用x返回。

GetTop(S,&x): 读栈顶元素。若栈S非空,则用x返回栈顶元素。

 3、常见考题

4、小结

二、顺序栈的实现 

知识总览

 1、顺序(Sequence)栈的定义及初始化

  1. #define MaxSzie 10 //定义栈中元素的最大个数
  2. typedef struct{
  3. ElemType data[MaxSize]; //静态数组存放栈中元素
  4. int top; //栈顶指针
  5. }SqStack;
  6. //初始化栈
  7. void InitStack(SqStack &S){
  8. S.top = -1; //初始化栈顶指针
  9. }
  10. void testStack(){
  11. SqStack S; //声明一个顺序栈(分配空间)
  12. InitStack(S);
  13. .....
  14. }
  15. //判空操作
  16. bool StackEmpty(SqStack S){
  17. if(S.top == -1)
  18. return true;
  19. else
  20. return false;
  21. }

 

 2、(增)进栈

  1. //新元素入栈
  2. bool Push(SqStack &S,ElemType x){
  3. if(S.top == MaxSize - 1) //栈满报错
  4. return false;
  5. S.top = S.top + 1; //指针先加1
  6. S.data[S.top] = x; //新元素入栈
  7. return true;
  8. }

 

3、(删) 出栈

  1. //出栈操作
  2. bool Pop(SqStack &S,ElemType &x){
  3. if(S.top == -1) //栈空报错
  4. return false;
  5. x = S.data[S.top]; //栈顶元素先出栈
  6. S.top = S.top - 1; //指针再减一
  7. return true;
  8. }

 

3、读取栈顶元素 

  1. //读取栈顶元素
  2. bool GetTop(SqStack S,ElemTpe &x){
  3. if(S.top == -1) //栈空报错
  4. return false;
  5. x = S.data[S.top]; //x记录栈顶元素
  6. return true;
  7. }

 

4、共享栈

  1. #define MaxSzie 10 //定义栈中元素的最大个数
  2. typedef struct{
  3. ElemType data[MaxSize]; //静态数组存放栈中元素
  4. int top0; //0号指针
  5. int top1; //1号指针
  6. }SqStack;
  7. //初始化栈
  8. void InitStack(SqStack &S){
  9. S.top0 = -1; //初始化栈顶指针
  10. S.top1 = MaxSize;
  11. }

 

5、小结 

三、链栈的实现

知识总览

 1、链栈的定义

  1. typedef struct Linknode{
  2. ElemType data; //数据域
  3. struct Linknode *next; //指针域
  4. }*LiStack; //栈类型定义

 2、小结

四、队列

知识总览


1、定义

队列(Queue)是只允许在一端进行插入,在另一端删除线性表

重要术语:队头、队尾、空队列

2、队列的基本操作 

InitQueue(&Q): 初始化队列。构造一个空队列Q。

DestroyQueue(&Q): 销毁队列。销毁并释放队列Q所占用的内存空间。

EnQueue(&Q,x): 入队。若队列Q未满,将x加入,使之成为新的队尾。

DeQueue(&Q,&x): 出队。若队列Q非空,删除队头元素,并用x返回。

GetHead(Q,&x): 读队头元素。若队列Q非空,则将队头元素赋值给x。

3、小结

五、队列的顺序实现

知识总览


1、初始化判空 

  1. #define MaxSize 10 //定义队列元素的最大个数
  2. typedef struct{
  3. ElemType data[MaxSize]; //使用静态数组存放队列元素
  4. int front,rear; //队头指针和队尾指针
  5. }SqQueue;
  6. void testQueue(){
  7. SqQueue Q; //声明一个队列
  8. //....后续操作
  9. }
  10. //判空
  11. bool QueueEmpty(SqQueue Q){
  12. if(Q.rear == Q.front) //队空条件
  13. return true;
  14. else
  15. return false;
  16. }

 

 2、入队操作-循环队列

  1. //入队
  2. bool EnQueue(SqQueue &Q,ElemType x){
  3. if((Q.rear+1) %MaxSize == Q.front)
  4. return false;
  5. Q.data[Q.rear] = x; //将x插入队尾
  6. Q.rear = (Q.rear + 1) % MaxSize; //队尾指针加1,取模
  7. return true;
  8. }

 

 3、出队操作-循环队列

  1. //出队(删除一个队头元素,并使用 x 返回)
  2. bool DeQueue(SqQueue &Q,ElemType &x){
  3. if(Q.rear == Q.front)
  4. return false;
  5. x = Q.data[Q.front];
  6. Q.front = (Q.front +1) % MaxSize; //队头指针后移,取模使其变为可循环
  7. return true;
  8. }

4、获取队头元素

  1. //获取队头元素的值,用x返回
  2. bool GetHead(SqQueue Q,ElemType &x){
  3. if(Q.rear == Q.front)
  4. return false;
  5. x = Q.data[Q.front]
  6. return true;
  7. }

 5、队列元素个数

(rear + MaxSize - front)% MaxSize

6、判断队满/队空 

 方法一、

 方法二、

 7、其他出题方式

 

 8、小结

 六、队列的链式实现

知识总览

 1、初始化

  1. typedef struct LinkNode{ //链式队列结点
  2. ElemType data;
  3. struct LinkNode *next;
  4. }LinkNode;
  5. typedef struct{ //链式队列
  6. LinkNode *front,*rear; //队列的队头和队尾的指针
  7. }LinkQueue;

 

 带头结点

  1. //初始化队列
  2. void InitQueue(LinkQueue &Q){
  3. //初始时 front 、 rear 都指向头结点
  4. Q.front = Q.rear = (LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));
  5. Q.front -> next = NULL;
  6. }
  7. void testLinkQueue(){
  8. LinkQueue Q; //声明一个队列
  9. InitQueue(Q); //初始化队列
  10. //...后续操作...
  11. }

2、入队(带头结点)

  1. //新元素入队
  2. void EnQueue(LinkQueue &Q,ElemType x){
  3. LinkNode *s = (LinkNode)malloc(sizeof(LinkNode));
  4. s->data = x;
  5. s->next = NULL;
  6. Q.rear -> next = s; //新结点插入到rear之后
  7. Q.rear = s; //修改表尾指针
  8. }

3、入队(不带头结点)

  1. void EnQueue(LinkQueue &Q,ElemType x){
  2. LinkNode *s = (LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));
  3. s->data = x;
  4. s->next = NULL;
  5. if(Q.front == NULL) //在空队列当中插入第一个元素
  6. Q.front = s; //修改队头队尾的指针
  7. Q.rear = s; //不带头结点的队列,第一个入对的元素需要特殊处理
  8. }else{
  9. Q.rear->next = s; //新结点插入到rear结点之后
  10. Q.rear = s; //修改rear指针
  11. }
  12. }

4、出队(带头结点)

  1. //出队带头结点
  2. void DeQueue(LinkQueue &Q,ElemType &x){
  3. if(Q.front == Q.rear)
  4. return false; //空队
  5. LinkNode *p = Q.front -> next;
  6. x=p->data; //用变量x返回队头元素
  7. Q.front->next = p->next; //修改头结点的next指针
  8. if(Q.rear == p) //此次是最后一个结点出队
  9. Q.rear = Q.front; //修改rear指针
  10. free(p); //释放结点空间
  11. return true;
  12. }

5、出队(不带头结点)

  1. //出队不带头结点
  2. void DeQueue(LinkQueue &Q,ElemType &x){
  3. if(Q.front == NULL)
  4. return false; //空队
  5. LinkNode *p = Q.front; //p指向此次出队的结点
  6. x=p->data; //用变量x返回队头元素
  7. Q.front = p->next; //修改front指针
  8. if(Q.rear == p){ //此次是最后一个结点出队
  9. Q.front = NULL;
  10. Q.rear = NULL
  11. }
  12. free(p); //释放结点空间
  13. return true;
  14. }

6、小结

7、双端队列 

 考点:判断输入输出序列的合法性

1.模拟栈

 2.输入受限(只需要从栈当中标红的中继续判断) 

 3.输出受限(只需要从栈当中标红的中继续判断) 

 4.输入受限

 5、小结

七、栈的应用--括号匹配

括号必须以成对出现,最后出现的左括号最先被匹配(LIFO

每出现一个右括号,就 “ 消耗 ” 一个左括号 

匹配完了还需要扫描栈是不是空的。

代码实现



小结 

八、栈的应用--表达式求值 

知识总览


 

 中、前、 后缀表达式

 1.后缀表达式(手算)

左右先原则:从左到右计算,因为机器是左优先,以此保证运算顺序唯一,每个字母顺序要和中缀顺序一样。

 

 2、后缀表达式(机算)

 

3、前缀表达式 (手算)

4、前缀表达式(机算) 

 5、小结

 

 九、栈的应用--表达式求值 (二)

知识总览

1、中缀转后缀表达式(计算) 

 

2、中缀表达式的计算(用栈实现)

中缀转后缀+后缀表达式求值,来个算法的结合

 

 3、小结

十、栈的应用--递归

 

 适合使用 “ 递归”算法解决:可以把原始问题转换为属性相同,单规模较小的问题。

 递归缺点:太多层递归可能会导致栈溢出

小结:

 十一、队列的应用

1、树的层次遍历

 2、图广度优先遍历

3、在操作系统当中的应用

多个进程争抢着使用有限的系统资源时,FCFS(先来先服务)是一种常用策略。

十二、矩阵的压缩存储

知识总览 

1、一维数组的存储结构

2、二维数组的存储结构

 

3、普通矩阵的存储

 【1】对称矩阵的压缩存储

 由矩阵映射到一维数组

 

 

  【2】三角矩阵的压缩存储​​​​​​​

 分为两种

 下三角

 上三角

   【3】三对角矩阵的压缩存储​​​​​​​

 【4】稀疏矩阵的压缩存储方式1

 【5】稀疏矩阵的压缩存储方式2

 4、小结

 5、常见考题

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