栈和队列C语言实现附加力扣题

Posted 2021-11-06 IT莫扎特

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了栈和队列C语言实现附加力扣题相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

栈的概念

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

栈的实现

栈的声明

typedef int STData;
typedef struct Stack 
{
	STData *a;
	int capacity;
	int top;
}Stack;

//初始化
void StackInit(Stack *ST);
//栈销毁
void StackDestroy(Stack *ST);
//入栈
void StackPush(Stack *ST, int x);
//弹栈
void StackPop(Stack *ST);
//获取栈顶元素
int StackTop(Stack *ST);
//判断栈是否空
bool StackEmpty(Stack *ST);
//获取栈顶元素个数
int StackSize(Stack *ST);

栈的实现

#include"Stack.h"
//初始化
void StackInit(Stack *ST) 
{
	assert(ST);
	ST->a = (STData *)malloc(sizeof(int) * 4);
	ST->capacity = 4;
	ST->top = 0;
}

//栈销毁
void StackDestroy(Stack *ST)
{
	assert(ST);
	free(ST->a);
	ST->a = NULL;
	ST->capacity = ST->top = 0;
}
//入栈
void StackPush(Stack *ST, int x) 
{
	assert(ST);
	if (ST->capacity == ST->top) 
	{
		STData *tmp = realloc(ST->a,sizeof(STData) * ST->capacity * 2);
		if (tmp == NULL) 
		{
			perror("relloc:");
			exit(-1);
		}
		ST->a = tmp;
		ST->capacity = ST->capacity * 2;
	}
	ST->a[ST->top++] = x;
}
//弹栈
void StackPop(Stack *ST) 
{
	assert(ST);
	if(!StackEmpty(ST))
	ST->top--;
}
//获取栈顶元素
int StackTop(Stack *ST) 
{
	assert(ST);
	return ST->a[ST->top - 1];
}
//判断栈是否空
bool StackEmpty(Stack *ST) 
{
	assert(ST);
	return ST->top == 0 ? true : false;
}
//获取栈顶元素个数
int StackSize(Stack *ST) 
{
	assert(ST);
	return ST->top;
}

压栈

//入栈
void StackPush(Stack *ST, int x) 
{
	assert(ST);
	if (ST->capacity == ST->top) 
	{
		STData *tmp = realloc(ST->a,sizeof(STData) * ST->capacity * 2);
		if (tmp == NULL) 
		{
			perror("relloc:");
			exit(-1);
		}
		ST->a = tmp;
		ST->capacity = ST->capacity * 2;
	}
	ST->a[ST->top++] = x;
}

出栈

//弹栈
void StackPop(Stack *ST) 
{
	assert(ST);
	if(!StackEmpty(ST))
	ST->top--;
}

队列

队列声明


typedef int QueDataTypef;

typedef struct QueueNode
{
	struct Queue *next;
	QueDataTypef data;
}QueueNode;

typedef struct Queue 
{
	QueueNode *head;
	QueueNode *tail;
}Queue;


//初始化
void QueueInit(Queue *q);
//销毁
void QueueDestroy(Queue *q);
//队尾入队
void QueuePush(Queue *q, int x);
//队头出队
void QueuePop(Queue *q);
//判断空
bool QueueEmpty(Queue *q);
//获取队头数据
QueDataTypef QueueFront(Queue *q);
//获取队尾数据
QueDataTypef QueueBack(Queue *q);
//求队列的元素个数
int QueueSize(Queue *q);

队列实现

#include"Queue.h"

//初始化
void QueueInit(Queue *q) 
{
	assert(q);
	q->head = q->tail = NULL;
}
//销毁
void QueueDestroy(Queue *q) 
{
	QueueNode* cur = q->head;
	
	while (cur) 
	{
		QueueNode *next = (QueueNode *)cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	q->head = q->tail = NULL;
}

//队尾入队
void QueuePush(Queue *q, int x) 
{
	assert(q);
	QueueNode *newNode = (QueueNode *)malloc(sizeof(QueueNode));
	if (newNode == NULL)
	{
		exit(-1);
		perror("QueuePush::malloc");
	}
	newNode->data = x;
	newNode->next = NULL;
	
	if (q->tail == NULL) 
	{
		q->head = q->tail = newNode;
	}
	else 
	{
		q->tail->next = (Queue *)newNode;
		q->tail = newNode;
	}
}
//队头出队
void QueuePop(Queue *q) 
{
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));
	if (q->head->next == NULL) 
	{
		free(q->head);
		q->head = q->tail = NULL;
	}
	else 
	{
		QueueNode *next = (QueueNode *)q->head->next;
		free(q->head);
		q->head = next;
	}
}

//判断空
bool QueueEmpty(Queue *q) 
{
	assert(q);
	return q->head ==  NULL ? true : false;
}
//获取队头数据
QueDataTypef QueueFront(Queue *q) 
{
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));
	return q->head->data;
}
//获取队尾数据
QueDataTypef QueueBack(Queue *q) 
{
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));
	return q->tail->data;
}

//求队列的元素个数
int QueueSize(Queue *q) 
{
	assert(q);
	int size = 0;
	QueueNode *cur = q->head;
	while (cur) 
	{
		cur = (QueueNode *)cur->next;
		size++;
	}
	return size;
}

销毁

队列在销毁时，除了释放结点的内存，还要将头结点和尾结点置空

//销毁
void QueueDestroy(Queue *q) 
{
	QueueNode* cur = q->head;
	
	while (cur) 
	{
		QueueNode *next = cur->next;
		free(cur);
		cur = next;
	}
	q->head = q->tail = NULL;
}

队尾入队

如果队头和队尾都是NULL的话，将新结点取下来做队头和队尾，如果队头不是空，就将新的结点尾插到tail的后面，让新结点做新的尾

//队尾入队
void QueuePush(Queue *q, int x) 
{
	assert(q);
	QueueNode *newNode = (QueueNode *)malloc(sizeof(QueueNode));
	if (newNode == NULL)
	{
		exit(-1);
		perror("QueuePush::malloc");
	}
	newNode->data = x;
	newNode->next = NULL;
	//队头队尾都是NULL
	if (q->tail == NULL) 
	{
		q->head = q->tail = newNode;
	}
	//取结点尾插入队，新结点成为新的尾
	else 
	{
		q->tail->next = newNode;
		q->tail = newNode;
	}
}

队头出队

出队的时候考虑一种情况如果当只剩下一个结点了，不单独处理的话会让q->tail成为野指针

//队头出数据
void QueuePop(Queue *q) 
{
	//出队只剩一个结点时，防止tail成为野指针
	if (q->head->next == NULL) 
	{
		free(q->head);
		q->head = q->tail = NULL;
	}
	else 
	{
		QueueNode *next = q->head->next;
		free(q->head);
		q->head = next;
	}
}

判空

//判断空
bool QueueEmpty(Queue *q) 
{
	assert(q);
	return q->head ==  NULL ? true : false;
}

获取队头数据

//获取队头数据
QueDataTypef QueueFront(Queue *q) 
{
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));
	return q->head->data;
}

获取队尾数据

//获取队尾数据
QueDataTypef QueueBack(Queue *q) 
{
	assert(q);
	assert(!QueueEmpty(q));
	return q->tail->data;
}

求元素个数

//求队列的元素个数
int QueueSize(Queue *q) 
{
	assert(q);
	int size = 0;
	QueueNode *cur = q->head;
	while (cur) 
	{
		cur = (QueueNode *)cur->next;
		size++;
	}
	return size;
}

力扣题

20. 有效的括号

链接: link.

原题描述：
给定一个只包括 ‘(’，’)’，’{’，’}’，’[’，’]’ 的字符串 s ，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：

左括号必须用相同类型的右括号闭合。
左括号必须以正确的顺序闭合。

解题思路：
遍历字符串遇到左括号就入栈，遇到右括号就取出栈中的元素来匹配，如果匹配不上，就返回false，如果匹配上了，就将栈顶元素弹出，直到字符串遍历完了，最后判断栈是否为空

typedef char STData;
typedef struct Stack 
{
	STData *a;
	int capacity;
	int top;
}Stack;
//栈销毁
void StackDestroy(Stack *ST)
{
	assert(ST);
	free(ST->a);
	ST->a = NULL;
	ST->capacity = ST->top = 0;
}
//判断栈是否空
bool StackEmpty(Stack *ST) 
{
	assert(ST);
	return ST->top == 0 ? true : false;
}
//初始化
void StackInit(Stack *ST) 
{
	assert(ST);
	ST->a = (STData *)malloc(sizeof(int) * 4);
	ST->capacity = 4;
	ST->top = 0;
    return;
}
//入栈
void StackPush(Stack *ST, int x) 
{
	assert(ST);
	if (ST->capacity == ST->top) 
	{
		STData *tmp = realloc(ST->a,sizeof(STData) * ST->capacity * 2);
		if (tmp == NULL) 
		{
			perror("relloc:");
			exit(-1);
		}
		ST->a = tmp;
		ST->capacity = ST->capacity * 2;
	}
	ST->a[ST->top++] = x;
}
//弹栈
void StackPop(Stack *ST) 
{
	assert(ST);
	if(!StackEmpty(ST))
	ST->top--;
}
//获取栈顶元素
int StackTop(Stack *ST) 
{
	assert(ST);
	return ST->a[ST->top - 1];
}
bool isValid(char * s){
    if(s == NULL)
    return false;
    Stack ST;
    StackInit(&ST);
    while(*s)
    {
        //左括号入栈
        if(*s == '(' 
        || *s == '{'
        || *s == '[')
        {
            StackPush(&ST,*s);
        }
        else //右括号出栈
        {
            //防止越界，如果上来就是右括号
            if(StackEmpty(&ST))
            {
                StackDestroy(&ST);
                return false;
            }
            char ch = StackTop(&ST);
            if(ch == '(' && *s != ')'
            || ch == '{' && *s != '}'
            || ch == '[' && *s != ']')
            {
                StackDestroy(&ST);
                return false;
            }
            else
            {
                StackPop(&ST);
            }
        }
        s++;
    }
    bool ret = StackEmpty(&ST);
    StackDestroy(&ST);
    return ret;
}

225. 用队列实现栈

链接: link.
原题描述：

请你仅使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通栈的全部四种操作（push、top、pop 和 empty）。

实现 MyStack 类：

void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。
int pop() 移除并返回栈顶元素。
int top() 返回栈顶元素。
boolean empty() 如果栈是空的，返回 true ；否则，返回 false

实现思路：
用两个队列互相倒入数据，入数据，往不为空的那个队列入，保持另一个队列为空，出数据，不为空的队列前size-1个倒出队列存放到另一个空队列中，队列元素的交换，再输出队尾的数据，这样就实现了后进先出的原则


typedef以上是关于栈和队列C语言实现附加力扣题的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章 
 栈和队列-第五节：JavaC++Python实现栈和队列
 表栈和队列
 《剑指Offer》附加题_用两个队列实现一个栈_C++版
 《线性表的插入和删除算法实现》以及《栈和队列的插入和删除算法实现》的c语言代码
 c 语言数据结构栈和队列的相关操作
 数据结构C语言篇《三》栈和队列概念，模拟函数实现，以及相关OJ面试题

栈和队列C语言实现附加力扣题

目录

栈的概念

栈的实现

栈的声明

栈的实现

压栈

出栈

队列

队列声明

队列实现

销毁

队尾入队

队头出队

判空

获取队头数据

获取队尾数据

求元素个数

力扣题

20. 有效的括号

225. 用队列实现栈