实现一个简单的环形队列

实现一个简单的环形队列

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一、什么是环形队列？

环形队列的定义

环形队列（Circular Queue）是一种特殊的数据结构，旨在高效地管理和利用存储空间。与传统的线性队列相比，环形队列的主要特点在于，它的队尾和队头可以在同一存储空间中循环使用，从而避免了空间浪费。

环形队列的原理

1. 数据结构：

   • 环形队列通常使用一个固定大小的数组来存储元素。
   • 定义两个指针：
     • front：指向队头元素的位置。
     • rear：指向队尾元素的下一个位置。

2. 容量：

   • 最大容量通常比数组的大小少一个，以便能够区分空队列和满队列的状态。这是因为当 front 和 rear 相等时，队列被认为是空的，而当 (rear + 1) % maxSize == front 时，队列被认为是满的。

3. 入队（enqueue）：

   • 将新元素添加到 rear 指向的位置，然后更新 rear 指针为 (rear + 1) % maxSize。如果 rear 指针达到数组的末尾，它将重新回到数组的起始位置。

4. 出队（dequeue）：

   • 从 front 指向的位置移除元素，然后更新 front 指针为 (front + 1) % maxSize。同样，front 指针在到达数组末尾时会循环回到开头。

5. 判断队列状态：

   • 空队列：当 front 和 rear 相等时，队列为空。
   • 满队列：当 (rear + 1) % maxSize == front 时，队列满。

二、环形队列功能实现

1.构造初始化

    // 构造函数，初始化队列大小
    CircularQueue(int size) : maxSize(size + 1), front(0), rear(0)
    {
   
   
        data.resize(maxSize); // 根据最大大小调整数据存储空间
    }

2.入队操作

    // 入队操作
    bool enqueue(const T &item)
    {
   
   
        if (isFull()) // 检查队列是否已满
        {
   
   
            throw std::runtime_error("Queue is full!"); // 抛出异常
            return false;                               // 这个返回语句不会被执行
        }
        data[rear] = item;           // 将新元素放入队尾
        rear = (rear + 1) % maxSize; // 更新队尾指针
        return true;                 // 入队成功
    }

3.出队操作

    // 出队操作
    bool