栈和队列及模拟实现

1、栈

栈作为一种数据结构，是一种只能在一端进行插入和删除操作的特殊线性表。它按照后进先出的原则存储数据。

先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶；需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据（最后一个数据被第一个读出来）。

栈具有记忆作用，对栈的插入与删除操作中，不需要改变栈底指针。

结构比较简单，基本操作如下：

#pragma once#include<iostream>using namespace std;template<class T>class Stack{public:Stack()             //构造函数:_d(NULL), _size(0), _capacity(0){} ~Stack()             //析构函数{if (_d){delete _d;_d = NULL;}}public:void Push(T d)       //压栈{CheckCapacity();_d[_size] = d;_size++;}void Pop()          //出栈{if (Top() != NULL)  //如果栈不为空{_size--;}}T& Top()            //栈顶元素{return _d[_size - 1];}size_t Size()       //返回栈大小{return _size;}  bool Empty()       //判断是否为空{return Top() == NULL;}void Display(){for (size_t i = 0; i < _size; i++){cout << _d[i] << " ";}cout << endl;}private:void CheckCapacity()   //检查容量{if (_size == _capacity){size_t NewCapacity = _capacity * 2 + 3;T *tmp = new T[NewCapacity];for (size_t i = 0; i < _size; i++){tmp[i] = _d[i];}delete[] _d;_d = tmp;_capacity = NewCapacity;}}protected:T *_d;size_t _size;size_t _capacity;};void test(){Stack<int> s1;s1.Push(1);s1.Push(2);s1.Push(3);s1.Push(4);s1.Display();s1.Pop();s1.Display();cout << s1.Empty() << endl;cout << s1.Size() << endl;cout << s1.Top() << endl;}int main(){test();system("pause");return 0;}

看运行结果：

这里，1是栈底，第一个入栈，4是栈顶，弹出时从栈顶开始弹出数据（最后一个数据被第一个读出来），因此第二次打印为1，2，3

因此有三个元素，栈顶元素为3.

2.队列

队列(Queue)：也是运算受限的线性表。是一种先进先出(First In First Out ，简称FIFO)的线性表。只允许在表的一端front进行插入，而在另一端rear进行删除。

队首(front) ：允许进行删除的一端称为队首。
队尾(rear) ：允许进行插入的一端称为队尾。
例如：排队购物。操作系统中的作业排队。先进入队列的成员总是先离开队列。

基本操作实现如下：

template<class T>class LinkQueue           //队列节点{public:LinkQueue():_d(NULL),next(NULL){}LinkQueue(T& d):_d(d),next(NULL){}~LinkQueue(){}public:T _d;LinkQueue *next;};template<class T>class Queue{public:Queue():_front(NULL), _rear(NULL){}void Push(T d)            //尾插{if (_front == NULL){_front = new LinkQueue<T>;    //头结点_front->next= new LinkQueue<T>(d);  //插入d_rear = _front->next;}else{_rear->next= new LinkQueue<int>(d);_rear = _rear->next;}}void Pop()                   //头删{assert(_front&&_rear);if (_front == _rear)  //队列为空{return;}else{LinkQueue<int> *tmp = _front->next;_front->next = tmp->next;delete tmp;tmp = NULL;}}size_t Size()                   //队列节点个数{assert(this);size_t size = 0;LinkQueue<int> *tmp = _front->next;while (tmp != NULL){size++;tmp = tmp->next;}return size;}bool Empty()              //队列是否为空{return _front == _rear;}T Top()                //队头元素{if (!Empty()){LinkQueue<int> *tmp = _front->next;return tmp->_d;}return 0;}~Queue(){LinkQueue<int> *tmp = _front->next;while (tmp != NULL){delete _front;_front = tmp;tmp = tmp->next;}}void display(){LinkQueue<int> *tmp = _front->next;while (tmp != NULL){cout << tmp->_d << " ";tmp = tmp->next;}cout << endl;}private:LinkQueue<T> *_front;LinkQueue<T> *_rear;};void test(){Queue<int> q1;q1.Push(1);q1.Push(2);q1.Push(3);q1.Push(4);q1.display();q1.Pop();q1.display();cout << q1.Empty() << endl;cout << q1.Size() << endl;cout << q1.Top() << endl;}int main(){test();system("pause");return 0;}

分析运行结果：

队首为先入队的元素，因此Pop后剩2，3，4，元素个数为3，队首为2。