栈和队列(10.1)

1.栈

1.1原理 

   堆栈是一种数据结构，按先进后出（First In Last Out，FILO）的方式工作，使用一个称作堆栈指针的专用寄存器指示前的操作位置，堆栈指针总是指向栈顶。

1、递增堆栈：向高地址方向生长
2、递减堆栈：向低地址方向生长
3、满堆栈：堆栈指针指向最后压入堆栈的有效数据项
4、空堆栈：堆栈指针指向下一个要放入数据的空位置

以下是空堆栈实现

1.2C代码

/*************************************************************************> File Name: stack.c> Author: NULL> Mail: [e-mail]> Created Time: 2014年11月03日 星期一 19时10分48秒 ************************************************************************/#include<stdio.h>#define true 1#define false 0#define STACKSIZE 8/*以数组的最高位作为栈的指示位*/int Top(int *pStack){    return pStack[STACKSIZE-1];}void InitStack(int *pStack){    pStack[STACKSIZE-1] = 0;}int StackEmpty(int *pStack){    if(Top(pStack)==0)        return true;/*栈空*/    else        return false;/*栈非空*/}/*压栈*/int Push(int *pStack,int x){    if(Top(pStack) == STACKSIZE)/*栈满*/        return false;    pStack[Top(pStack)] = x;/*压栈*/    pStack[STACKSIZE-1]= Top(pStack)+1;/*栈中位置外后1位*/    return true;}/*出栈*/int Pop(int *pStack){    int iRet;    if(StackEmpty(pStack)){        printf("stack is empty\n");        return false;    }else{        pStack[STACKSIZE-1] = Top(pStack)-1;        return pStack[Top(pStack)];    }}int main(){    int iStack[STACKSIZE];    InitStack(iStack);    Pop(iStack);    Push(iStack,10);    printf("%d\n",Pop(iStack));    return 0;}

2.数组实现循环队列

2.1原理

理论参考：http://blog.csdn.net/to_dreams/article/details/7708051

什么是队列？

队列(Queue)也是一种运算受限的线性表。它只允许在表的一端进行插入，而在另一端进行删除。允许删除的一端称为队头(front)，允许插入的一端称为队尾(rear)。

FIFO原则

队列具有先进先出原则，与栈的先进后出形成对比。

为什么设计循环队列？

队列的顺序存储结构称为顺序队列，顺序队列实际上是运算受限的顺序表，和顺序表一样，顺序队列也是必须用一个向量空间来存放当前队列中的元素。

入队，出队操作原理

由于队列的队头和队尾的位置是变化的，因而要设两个指针和分别指示队头和队尾元素在队列中的位置，它们的初始值地队列初始化时均应置为０。入队时将新元素插入所指的位置，然后将加１。出队时，删去所指的元素，然后将加１并返回被删元素。

杜绝“假上溢”

和栈类似，队列中亦有上溢和下溢现象。此外，顺序队列中还存在“假上溢”现象。因为在入队和出队的操作中，头尾指针只增加不减小，致使被删除元素的空间永远无法重新利用。因此，尽管队列中实际的元素个数远远小于向量空间的规模，但也可能由于尾指针巳超出向量空间的上界而不能做入队操作。

为充分利用向量空间。克服上述假上溢现象的方法是将向量空间想象为一个首尾相接的圆环，并称这种向量为循环向量，存储在其中的队列称为循环队列（Circular Queue)。在循环队列中进行出队、入队操作时，头尾指针仍要加1，朝前移动。只不过当头尾指针指向向量上界（QueueSize-1）时，其加1操作的结果是指向向量的下界0。

2.2C代码

/*************************************************************************> File Name: queue.c> Author: NULL> Mail: [e-mail]> Created Time: 2014年11月03日 星期一 19时48分27秒 ************************************************************************/#include <stdio.h>#include <stdlib.h>/*数组模拟循环队列，数组中最后一个空间是未用的*/#define QUEUESIZE 8struct sQueue{    int iHead; /*指向队列头*/    int iTail; /*指向队列尾*/    int iCount;/*队列中元素个数*/    int *pQueueArr; /*指向数组的指针*/};/*初始化队列*/void InitQueue(struct sQueue **ppsQueue){    (*ppsQueue) = (struct sQueue*)malloc(sizeof(struct sQueue));    (*ppsQueue)->iHead = 0;     (*ppsQueue)->iTail = 0;    (*ppsQueue)->iCount = 0;    (*ppsQueue)->pQueueArr = (int*)malloc(sizeof(int)*QUEUESIZE); }/*释放资源*/void ExitQueue(struct sQueue **ppsQueue){    free((*ppsQueue)->pQueueArr);    (*ppsQueue)->pQueueArr = NULL;    free(*ppsQueue);    *ppsQueue = NULL;}int Head(struct sQueue *psQueue){    return psQueue->iHead;}int Tail(struct sQueue *psQueue){    return psQueue->iTail;}int QueueFull(struct sQueue *psQueue){    if(((Tail(psQueue)+1)%QUEUESIZE) == Head(psQueue)){        printf("queue is full\n");        return 1;    }    else        return 0;}int QueueEmpty(struct sQueue *psQueue){    if(0 == psQueue->iCount){        printf("queue is empty\n");        return 1;    }else        return 0;}/*********************************************************/int EnQueue(struct sQueue *psQueue,int x)/*入队列*/{    if(QueueFull(psQueue) == 1)        return 0;        psQueue->pQueueArr[Tail(psQueue)] = x;    if((Tail(psQueue)+1) == (QUEUESIZE))        psQueue->iTail = 0;    else        psQueue->iTail++;        psQueue->iCount++;    return 1;    }int DeQueue(struct sQueue *psQueue)/*出队列*/{    int iQ;    if(QueueEmpty(psQueue))        return -1;    iQ = psQueue->pQueueArr[Head(psQueue)];        if(Head(psQueue) == QUEUESIZE)        psQueue->iHead = 0;    else        psQueue->iHead++;    psQueue->iCount--;    return iQ;}/*********************************************************/int main(){    int i;    struct sQueue *sQueue;     InitQueue(&sQueue);    for(i = 0;i<5;++i)        EnQueue(sQueue,i);    printf("%d %d %d\n",sQueue->iCount,sQueue->iTail,sQueue->iHead);    for(i=0;i<3;++i)        printf("%d ",DeQueue(sQueue));    printf("\n");        for(i = 0;i<5;++i)        EnQueue(sQueue,i);    printf("%d %d %d\n",sQueue->iCount,sQueue->iTail,sQueue->iHead);    for(i=0;i<3;++i)        printf("%d ",DeQueue(sQueue));    printf("\n");    ExitQueue(&sQueue);    return 0;}