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计算机程序离不开算法和数据结构,在数据结构算法应用中，栈和队列应用你比较广泛，因为两者在数据存放和读取方面效率比较高，本章节重点讲解两者的基本概念和实现。
栈：是一种先进后出，后进先出的数据结构，本质上是线性表，只是限制仅允许在表的一段进行插入和删除工作。此端为栈顶，这是在栈中应用很关键的概念。所有数据的处理都是在栈顶进行的，进栈时，栈中元素增加，栈顶上移一位，出栈时栈顶下移一位。应用中比如：洗碗，每次洗干净的碗放在上面-进栈，取碗，从顶上取出一个-出栈；装子弹-进栈，开枪-出栈。
队列：是一种先进先出的数据结构，同样是线性表，允许在表一段进行插入（队尾），而表的另一端进行删除工作（队头）。应用中比如：购物-先到的先购物，晚到的在队尾后买物品。
因为在c++中已经有实现的stack和queue，我们就以程序中封装的程序进行解读。
数组本质上是顺序存储结构，所以在栈和队列的顺序存储结构上的实现，用数组实现即可，也就是在数组基础上进行二次封装，也就意味着会有溢出的现象。
：push，直接添加一个元素s[n]到数组，pop直接返回s[n-1]
template<typename T> class MyStack { T item[] ; int number; int Max; MyStack() { Max= 20; item = T[20]; number = 0; } //入栈 void MyStack::Push(T _item) { //如果超过数组大小，则重新申请控件 if (number == Max) Resize(2 * Max); //number记录数组中个数，同时将push的元素放在数组最后面。先赋值然后number++. item[number++] = _item; } //出栈 T MyStack::Pop() { //先——再获取元素. T temp = item[--number]; //其他设置为kong item[number] = default(T); if (number > 0 && number == Max / 4) Resize(Max / 2); return temp; } void MyStack::Resize(int capacity) { T[] temp = new T[capacity]; for (int i = 0; i < Max; i++) { temp[i] = item[i]; } item = temp; } };
当我们缩小数组的时候，采用的是判断1/4的情况，这样效率要比1/2要高，因为可以有效避免在1/2附件插入，删除，插入，删除，从而频繁的扩大和缩小数组的情况。
特点
1. Pop和Push操作在最坏的情况下与元素个数成比例的N的时间，时间主要花费在扩大或者缩小数组的个数时，数组拷贝上。
2. 元素在内存中分布紧凑，密度高，便于利用内存的时间和空间局部性，便于CPU进行缓存，较LinkList内存占用小，效率高。
队列中也是用数组进行实现，但是在队列中需要用dead和tail来记录头元素和尾元素。在这一段连续的存储空间中，由一个队列头指针和一个尾指针表示这个队列，当头指针和尾指针指向同一个位置时，队列为空，也就是说，队列是由两个指针中间的元素构成的。当出队操作时，头指针向前(即向量空间的尾部)增加一个位置，入队时，尾指针向前增加一个位置。
队列是空还是满。方法至少有三种，一种是另设一个布尔变量来判断(就是请别人看着，是空还是满由他说了算)，第二种是少用一个元素空间，当入队时，先测试入队后尾指针是不是会等于头指针，如果相等就算队已满，不许入队。第三种就是用一个计数器记录队列中的元素的总数，这样就可以随时知道队列的长度了，只要队列中的元素个数等于向量空间的长度，就是队满。
#define OVERFLOW -2 #define QUEUEEMPTY -3 template<typename T> class ArrayQueue { T item[]; int Max; int front ; int rear; ArrayQueue() { Max = 20; item = T[20]; front = 0; rear = 0; } //入栈 void ArrayQueue::Push(T _item) { //如果超过数组大小，则重新申请空间 if ((rear++ % Max) == front) exit(OVERFLOW); //形成循环队列,当超过rear超过max用取余数方式重新计算. rear = (rear +1)%Max; item[rear++] = _item; } //出栈 T ArrayQueue::Pop() { //先——再获取元素. if (QueueEmpty()) { exit(QUEUEEMPTY) } front = (front+1)%Max; T temp = item[front]; return temp; } /************************************************************************/ /* 判断队列Q是否为空 */ /************************************************************************/ int QueueEmpty() { if(front==rear) return TRUE; else return FALSE; } };
区别：在栈顺序存储结构比较简单，直接用数组标示获取即可，在队列中需要考虑循环队列的问题。在队列实现中rear和front都是++，所以总会溢出的现象，通过取余的处理，实现循环队列，很有意思，很有价值。
若是栈中元素的数目变化范围较大或不清楚栈元素的数目，就应该考虑使用链式存储结构。人们将用链式存储结构表示的栈称作"链栈"。
push：向栈顶压入一个元素，首先保存原先的位于栈顶的元素，然后新建一个新的栈顶元素，然后将该元素的下一个指向原先的栈顶元素。
pop 首先保存栈顶元素的值，然后将栈顶元素设置为下一个元素
class ListStack { public: typedef struct LNode{ int data; struct LNode *next; }LNode, *LinkList; LinkList phead,current; ListStack() { //链表的创建 phead= new LNode(); phead->data = 0; phead->next = NULL; } /************************************************************************/ /* 入栈 */ /************************************************************************/ void ListStack::Push(int data) { LinkList p; p = (LinkList )malloc(sizeof(LNode)); if (!p) exit(OVERFLOW); //其实就是单链表的插入工作,采用的是头插法，新插入的在最上端 p->data = data; p->next = phead->next; phead->next = p; } /************************************************************************/ /* 出栈 */ /************************************************************************/ void ListStack::Pop() { //由于是头插法，直接删除，获取即可 LinkList p; if(StackEmpty()) return; p = phead->next; phead->next = p->next; free(p); } /************************************************************************/ /* 获取栈顶元素内容 */ /************************************************************************/ int ListStack::GetTop() { if(StackEmpty()) return -1; return phead->next->data; } /************************************************************************/ /* 判断栈S是否空 */ /************************************************************************/ int ListStack::StackEmpty() { if(phead==NULL||phead->next == NULL) return 1; return 0; } };
b 队列的链表实现
上面讨论了栈的链表实现，其中关键点是在进行插入工作时，采用了头插法，实现的栈链表应用，当数据的插入工作在链表的尾端时，则就是队列中链表的实现，也就是获取链表的长度，然后在指定长度下加入元素，完成元素的插入工作。
void ListStack::QueuePush(int data) { LinkList p,item; p = (LinkList )malloc(sizeof(LNode)); if (!p) exit(OVERFLOW); if (length>0) { item = (LinkList)malloc(sizeof(LNode)); //注意赋值
item = phead; for (int i = 0;i< length&&item->next!= NULL;i++) { item = item->next; } p->data = data; p->next = item->next; item->next = p; length++; } else { p->data = data; p->next = phead->next; phead->next = p; length++; } }
其他功能函数还是一样的
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原文地址：http://www.cnblogs.com/polly333/p/4730892.html
