C语言栈和队列代码实现

在IT领域，数据结构是计算机科学的基础，它研究如何组织和存储数据，以便高效地进行访问和修改。栈和队列是两种最基本且常用的数据结构，它们在算法设计和程序实现中扮演着重要角色。本篇文章将深入探讨C语言中栈和队列的代码实现，包括数组和链表两种实现方式。 栈（Stack）是一种后进先出（LIFO，Last In First Out）的数据结构。在栈中，最后加入的元素（称为栈顶元素）最先被移除。栈的主要操作有压栈（push）、弹栈（pop）和查看栈顶元素（peek）。在C语言中，我们可以用数组或链表来实现栈。 1. 数组实现栈： - 初始化：定义一个固定大小的数组，初始化栈顶指针top为-1。 - 压栈：当栈未满时，将元素添加到数组的top+1位置，并将top加1。 - 弹栈：当栈非空时，返回并移除栈顶元素，将top减1。 - 查看栈顶元素：返回top指向的数组元素，但不改变栈的状态。 2. 链表实现栈： - 结构定义：创建一个结构体，包含数据域和指向下一个元素的指针。 - 压栈：创建新的节点，设置其数据，然后将其链接到栈顶节点。 - 弹栈：删除并返回栈顶节点，通过更新栈顶指针指向下一个节点。 - 查看栈顶元素：返回栈顶节点的数据。 队列（Queue）则是一种先进先出（FIFO，First In First Out）的数据结构。在队列中，最先加入的元素最先被移除。队列的主要操作有入队（enqueue）、出队（dequeue）和查看队首元素（peek）。 1. 数组实现队列： - 初始化：定义一个固定大小的数组，记录队首和队尾指针front和rear。 - 入队：当队列未满时，将元素添加到队尾(rear)，并将rear加1。如果rear达到数组上限，需要进行队列的循环处理。 - 出队：当队列非空时，移除队首元素，将front加1。同样需要处理队列循环的情况。 - 查看队首元素：返回front指向的数组元素，但不改变队列状态。 2. 链表实现队列： - 结构定义：创建一个结构体，包含数据域和指向下一个元素的指针。 - 入队：创建新节点，设置其数据，然后将其链接到队尾。 - 出队：删除并返回队首节点，通过更新队首指针指向下一个节点。 - 查看队首元素：返回队首节点的数据。 循环队列是数组实现队列的一种优化，当队列满或空时，可以通过对数组长度取模来实现循环，避免数组的扩容和缩容操作。在C语言中，循环队列的实现需要注意判断队列是否满和空的条件，避免边界问题。 在实际编程中，栈常用于表达式求值、递归调用、回溯算法等；队列则应用于任务调度、打印队列、广度优先搜索等场景。理解并熟练掌握这两种数据结构及其C语言实现，对于提升编程能力至关重要。