数据结构之栈和队列的顺序存储结构

栈的顺序存储结构

栈的顺序存储结构通常使用一维数组来实现。栈底位于数组的一端（例如，数组的起始位置），栈顶则是一个动态变化的指针，指向数组中的某个位置。

栈的顺序存储结构定义（使用C语言）：

#define MAXSIZE 100 // 定义栈的最大容量

typedef struct {
    int data[MAXSIZE]; // 栈的存储空间
    int top; // 栈顶指针，初始化为-1
} SqStack;

基本操作：

1、初始化栈：将栈顶指针 top 初始化为 -1，表示栈为空。

void InitStack(SqStack *S) {
    S->top = -1;
}

2、判断栈是否为空：如果 top 等于 -1，则栈为空。

int StackEmpty(SqStack S) {
    return S.top == -1;
}

3、入栈：如果栈未满，将元素压入栈顶，并将 top 加一。

int Push(SqStack *S, int e) {
    if (S->top == MAXSIZE - 1) { // 栈满
        return 0; // 入栈失败
    }
    S->data[++S->top] = e; // 先移动指针，再添加元素
    return 1; // 入栈成功
}

4、出栈：如果栈非空，将栈顶元素弹出，并将 top 减一。

int Pop(SqStack *S, int *e) {
    if (S->top == -1) { // 栈空
        return 0; // 出栈失败
    }
    *e = S->data[S->top--]; // 先获取元素，再移动指针
    return 1; // 出栈成功
}

5、取栈顶元素：如果栈非空，返回栈顶元素，但不改变栈的状态。

int GetTop(SqStack S, int *e) {
    if (S.top == -1) { // 栈空
        return 0; // 获取失败
    }
    *e = S.data[S.top];
    return 1; // 获取成功
}

队列的顺序存储结构

队列的顺序存储结构可以使用一维数组和两个指针来实现，一个指向队头（front），另一个指向队尾（rear）。为了处理队列的入队和出队操作，通常有两种实现方式：循环队列和链式队列。这里只讨论循环队列的顺序存储结构。

队列的顺序存储结构定义（使用C语言）：

#define MAXSIZE 100 // 定义队列的最大容量

typedef struct {
    int data[MAXSIZE]; // 队列的存储空间
    int front; // 队头指针
    int rear; // 队尾指针
} SqQueue;

基本操作（循环队列）：

1、初始化队列：将 front 和 rear 都初始化为 0。

void InitQueue(SqQueue *Q) {
    Q->front = Q->rear = 0;
}

2、判断队列是否为空：如果 front 等于 rear，则队列为空。

int QueueEmpty(SqQueue Q) {
    return Q.front == Q.rear;
}

3、入队：如果队列未满（(rear + 1) % MAXSIZE != front），则在队尾插入元素，并更新 rear。

int EnQueue(SqQueue *Q, int e) {
    if ((Q->rear + 1) % MAXSIZE == Q->front) { // 队列满
        return 0; // 入队失败
    }
    Q->data[Q->rear] = e; // 插入元素
    Q->rear = (Q->rear + 1) % MAXSIZE; // 更新队尾指针
    return 1; // 入队成功
}

4、出队：如果队列非空（front 不等于 rear），则移除队头元素，并更新 front。

int DeQueue(SqQueue *Q, int *e) {
    if (Q->front == Q->rear) { // 队列空
        return 0; // 出队失败
    }
    *e = Q->data[Q->front]; // 取出元素
    Q->front = (Q->front + 1) % MAXSIZE; // 更新队头指针
    return 1; // 出队成功
}

5、取队头元素：如果队列非空，返回队头元素，但不改变队列的状态。

int GetFront(SqQueue Q, int *e) {
    if (Q.front == Q.rear) { // 队列空
        return 0; // 获取失败
    }
    *e = Q.data[Q.front];
    return 1; // 获取成功
}