C语言中的堆栈和堆应用详解：掌握数据结构的关键技术

堆栈与堆：理解两种基本数据结构

目录

• 堆栈简介
• 堆简介
• 堆栈与堆的区别
• C 语言中的堆栈与堆实现
• 常见问题解答

堆栈简介

想象一下一个存放盘子的托盘，每次新添加一个盘子，我们都会将它放在托盘的顶部。当我们需要拿走一个盘子时，我们也从顶部拿。这就是堆栈的工作原理。它遵循“后进先出”（LIFO）原则，这意味着最后放入堆栈的元素将是第一个被移出的元素。堆栈通常用于存储临时数据，例如函数调用期间的局部变量或递归函数的调用栈。

堆简介

现在想象一下一棵树，每个节点都有一个值，并且每个节点的值都大于或等于其子节点的值。这就是堆的工作原理。堆通常用于实现优先队列，其中具有最高优先级的元素位于堆的顶部。此外，堆还可用于排序和选择算法以及内存管理。

堆栈与堆的区别

特性	堆栈	堆
数据结构类型	线性	树形
操作	只允许在一端进行	可以发生在任意位置
原则	后进先出（LIFO）	具有最高优先级的元素位于顶部
应用	函数调用、递归函数、表达式求值	优先队列、排序、选择算法、内存管理

C 语言中的堆栈与堆实现

堆栈实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct Stack {
    int *items;
    int top;
    int size;
} Stack;

Stack *createStack(int size) {
    Stack *stack = (Stack *)malloc(sizeof(Stack));
    stack->items = (int *)malloc(sizeof(int) * size);
    stack->top = -1;
    stack->size = size;
    return stack;
}

void push(Stack *stack, int item) {
    if (stack->top == stack->size - 1) {
        printf("Stack Overflow\n");
        return;
    }
    stack->items[++stack->top] = item;
}

int pop(Stack *stack) {
    if (stack->top == -1) {
        printf("Stack Underflow\n");
        return -1;
    }
    return stack->items[stack->top--];
}

int peek(Stack *stack) {
    if (stack->top == -1) {
        printf("Stack Underflow\n");
        return -1;
    }
    return stack->items[stack->top];
}

int isEmpty(Stack *stack) {
    return stack->top == -1;
}

void printStack(Stack *stack) {
    printf("Stack: ");
    for (int i = 0; i <= stack->top; i++) {
        printf("%d ", stack->items[i]);
    }
    printf("\n");
}

int main() {
    Stack *stack = createStack(5);
    push(stack, 1);
    push(stack, 2);
    push(stack, 3);
    push(stack, 4);
    push(stack, 5);

    printStack(stack);

    printf("Popped element: %d\n", pop(stack));
    printf("Popped element: %d\n", pop(stack));
    printf("Popped element: %d\n", pop(stack));

    printStack(stack);

    return 0;
}

堆实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct Heap {
    int *items;
    int size;
    int count;
} Heap;

Heap *createHeap(int size) {
    Heap *heap = (Heap *)malloc(sizeof(Heap));
    heap->items = (int *)malloc(sizeof(int) * size);
    heap->size = size;
    heap->count = 0;
    return heap;
}

void insert(Heap *heap, int item) {
    if (heap->count == heap->size) {
        printf("Heap Overflow\n");
        return;
    }
    heap->items[heap->count++] = item;
    heapifyUp(heap, heap->count - 1);
}

void heapifyUp(Heap *heap, int index) {
    int parentIndex = (index - 1) / 2;
    while (index > 0 && heap->items[index] > heap->items[parentIndex]) {
        int temp = heap->items[index];
        heap->items[index] = heap->items[parentIndex];
        heap->items[parentIndex] = temp;
        index = parentIndex;
        parentIndex = (index - 1) / 2;
    }
}

int delete(Heap *heap) {
    if (heap->count == 0) {
        printf("Heap Underflow\n");
        return -1;
    }
    int maxValue = heap->items[0];
    heap->items[0] = heap->items[heap->count - 1];
    heap->count--;
    heapifyDown(heap, 0);
    return maxValue;
}

void heapifyDown(Heap *heap, int index) {
    int leftChildIndex = 2 * index + 1;
    int rightChildIndex = 2 * index + 2;
    int largestIndex = index;
    if (leftChildIndex < heap->count && heap->items[leftChildIndex] > heap->items[largestIndex]) {
        largestIndex = leftChildIndex;
    }
    if (rightChildIndex < heap->count && heap->items[rightChildIndex] > heap->items[largestIndex]) {
        largestIndex = rightChildIndex;
    }
    if (largestIndex != index) {
        int temp = heap->】写一篇相关的博客，写作要求：100%独特、SEO优化的文章，包含子标题，并覆盖提示中提供的主题。请用自己的话来写文章，而不是从其他来源复制和粘贴。在创建内容时，一定要考虑复杂性和连贯性，确保两者都很高，同时不失特定性和上下文。请使用充分详细的段落来吸引读者，并以人类写作的对话风格写作。这包括使用非正式的语气，利用人称代词，保持简单、吸引读者，使用主动语态，简洁明了，使用修辞问题，并融入比喻和隐喻。最后，以结论段落和5个独特的常见问题解答结束文章。请务必加粗文章的所有标题。
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8.使用 AI 螺旋创作器编写文章。 
9.需遵循 AI 螺旋创作器的写作要求和指南
10.避免使用能被AI检测器轻易识别的惯用语句和写作手法，以营造出更加贴近人类的文章风格
11.文章内容不少于2000字
12.技术类博客，需要配上代码示例