循环队列（c）

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#c语言 #内存分配 #循环队列 #算法

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生活中有很多队列的影子，比如打饭排队，买火车票排队问题等，可以说与时间相关的问题，一般都会涉及到队列问题；从生活中，可以抽象出队列的概念，队列就是一个能够实现“先进先出”的存储结构。队列分为链式队列和静态队列；静态队列一般用数组来实现，但此时的队列必须是循环队列，否则会造成巨大的内存浪费；链式队列是用链表来实现队列的。这里讲的是循环队列，首先我们必须明白下面几个问题
一、循环队列的基础知识
1.循环队列需要几个参数来确定
循环队列需要2个参数，front和rear
2.循环队列各个参数的含义
（1）队列初始化时，front和rear值都为零；
（2）当队列不为空时，front指向队列的第一个元素，rear指向队列最后一个元素的下一个位置；
（3）当队列为空时，front与rear的值相等，但不一定为零；
3.循环队列入队的伪算法
（1）把值存在rear所在的位置；
（2）rear=（rear+1）%maxsize ，其中maxsize代表数组的长度；
程序代码：

bool Enqueue(PQUEUE Q, int val)
{
    if(FullQueue(Q))
        return false;
    else
    {
        Q->pBase[Q->rear]=val;
        Q->rear=(Q->rear+1)%Q->maxsize;
        return true;
    }
}

4.循环队列出队的伪算法
（1）先保存出队的值；
（2）front=（front+1）%maxsize ，其中maxsize代表数组的长度；
程序代码：

bool Dequeue(PQUEUE Q, int *val)  
{  
    if(EmptyQueue(Q))  
    {  
        return false;  
    }  
    else  
    {  
        *val=Q->pBase[Q->front];  
        Q->front=(Q->front+1)%Q->maxsize;  
        return true;  
    }  
}

5.如何判断循环队列是否为空
if（front==rear）
队列空；
else
队列不空；

bool EmptyQueue(PQUEUE Q)  
{  
    if(Q->front==Q->rear)    //判断是否为空  
        return true;  
    else  
        return false;  
}

6.如何判断循环队列是否为满
这里写图片描述
这个问题比较复杂，假设数组的存数空间为7，此时已经存放1，a，5,7,22,90六个元素了，如果在往数组中添加一个元素，则rear=front；此时，队列满与队列空的判断条件front=rear相同，这样的话我们就不能判断队列到底是空还是满了；
解决这个问题有两个办法：一是增加一个参数，用来记录数组中当前元素的个数；第二个办法是，少用一个存储空间，也就是数组的最后一个存数空间不用，当（rear+1）%maxsiz=front时，队列满；

bool FullQueue(PQUEUE Q)  
{  
    if(Q->front==(Q->rear+1)%Q->maxsize)    //判断循环链表是否满，留一个预留空间不用  
        return true;  
    else  
        return false;  
}

附录：
queue.h文件代码：

#ifndef __QUEUE_H_  
#define __QUEUE_H_  
typedef struct queue   
{  
    int *pBase;  
    int front;    //指向队列第一个元素  
    int rear;    //指向队列最后一个元素的下一个元素  
    int maxsize; //循环队列的最大存储空间  
}QUEUE,*PQUEUE;  

void CreateQueue(PQUEUE Q,int maxsize);  
void TraverseQueue(PQUEUE Q);  
bool FullQueue(PQUEUE Q);  
bool EmptyQueue(PQUEUE Q);  
bool Enqueue(PQUEUE Q, int val);  
bool Dequeue(PQUEUE Q, int *val);  
#endif

queue.c文件代码：

#include<stdio.h>  
#include<stdlib.h>  
#include"malloc.h"  
#include"queue.h"  
/*********************************************** 
Function: Create a empty stack; 
************************************************/  
void CreateQueue(PQUEUE Q,int maxsize)  
{  
    Q->pBase=(int *)malloc(sizeof(int)*maxsize);  
    if(NULL==Q->pBase)  
    {  
        printf("Memory allocation failure");  
        exit(-1);        //退出程序  
    }  
    Q->front=0;         //初始化参数  
    Q->rear=0;  
    Q->maxsize=maxsize;  
}  
/*********************************************** 
Function: Print the stack element; 
************************************************/  
void TraverseQueue(PQUEUE Q)  
{  
    int i=Q->front;  
    printf("队中的元素是:\n");  
    while(i%Q->maxsize!=Q->rear)  
    {  
        printf("%d ",Q->pBase[i]);  
        i++;  
    }  
    printf("\n");  
}  
bool FullQueue(PQUEUE Q)  
{  
    if(Q->front==(Q->rear+1)%Q->maxsize)    //判断循环链表是否满，留一个预留空间不用  
        return true;  
    else  
        return false;  
}  
bool EmptyQueue(PQUEUE Q)  
{  
    if(Q->front==Q->rear)    //判断是否为空  
        return true;  
    else  
        return false;  
}  
bool Enqueue(PQUEUE Q, int val)  
{  
    if(FullQueue(Q))  
        return false;  
    else  
    {  
        Q->pBase[Q->rear]=val;  
        Q->rear=(Q->rear+1)%Q->maxsize;  
        return true;  
    }  
}  

bool Dequeue(PQUEUE Q, int *val)  
{  
    if(EmptyQueue(Q))  
    {  
        return false;  
    }  
    else  
    {  
        *val=Q->pBase[Q->front];  
        Q->front=(Q->front+1)%Q->maxsize;  
        return true;  
    }  
}

应用：

PQUEUE *CircularArray;//创建循环数组变量
CreateQueue(*CircularArray,100);//分配地址
Enqueue(*CircularArray,1);//填数
Dequeue(*CircularArray, &aa);//取数