栈和队列基础与实现

"本资源是关于课堂练习，主要涉及栈和队列这两种数据结构，特别是循环队列的入队和出队算法。同时，提供了链式队列的定义以及栈的详细描述，包括栈的抽象数据类型、顺序栈的结构和操作实现。" 在计算机科学中，栈和队列是两种基本的线性数据结构，它们在处理各种计算问题时起着至关重要的作用。栈被称为“后进先出”（Last In First Out，简称LIFO）结构，因为它的工作方式类似于一个堆叠的乒乓球盒子，最后放入的元素最先被取出。队列则遵循“先进先出”（First In First Out，简称FIFO）原则，如同人们在购物时排队等待结账，先来的人先被服务。 栈的抽象数据类型（ADT）通常包括以下操作： 1. 初始化栈（InitStack）：创建一个空栈。 2. 销毁栈（DestroyStack）：释放栈占用的内存。 3. 清空栈（ClearStack）：移除栈中的所有元素。 4. 检查栈是否为空（StackEmpty）：判断栈是否没有元素。 5. 获取栈的长度（StackLength）：返回栈中元素的数量。 6. 查看栈顶元素（GetTop）：不删除地查看栈顶的元素。 7. 压栈（Push）：将元素添加到栈顶。 8. 弹栈（Pop）：删除并返回栈顶元素。 9. 遍历栈（StackTraverse）：按顺序访问栈中的所有元素。 顺序栈是一种常见的栈实现方式，它使用数组来存储元素。在C语言中，可以定义一个结构体来表示顺序栈，如给出的`SqStack`结构。栈的初始大小可以设定为`STACK_INIT_SIZE`，当栈满时，可以通过`realloc`函数动态扩展数组的大小。栈的空和满的条件可以通过比较栈顶指针`top`与栈底指针`base`之间的距离来判断。初始化栈的操作主要是分配内存并设置栈顶指针。 链式栈则是另一种实现方式，使用链表作为底层数据结构。在提供的代码中，`Qnode`结构体代表链表节点，包含元素`data`和指向下一个节点的指针`next`。`LinkQueue`结构体则包含链表的头节点`front`和尾节点`rear`，用于实现队列的操作。 对于队列，特别是循环队列，它的特点是利用数组的循环特性，使得队首和队尾可以在数组的任何位置，从而提高了空间利用率。循环队列的入队和出队操作需要考虑如何正确更新队首和队尾指针，以避免“假溢出”现象。在实际编程中，循环队列常用于实现缓冲区或其他需要高效插入和删除操作的场景。 这个课堂练习旨在让学生理解和掌握栈和队列的基本概念，以及它们在实际问题中的应用，包括如何实现和操作这些数据结构。通过链式队列和顺序栈的示例，学生可以深入理解这两种数据结构的工作原理和实现细节。