循环队列-详细总结

1)为什么会有循环队列?

为充分利用向量空间,克服"假溢出"现象的方法是。
假溢出:在顺序存储的队列中存在假溢出。
队列:rear进入,front出(尾进头出/先进后出)
顺序存储结构的队列假溢出:

队列假溢出

2)循环队列的定义?

最后的指针不是null,而是指向头指针,就叫做循环队列。
或 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
我们规定循环队列属性:
最后留出一个空位置。
Rear指向的是空位置。(方便直接塞入值)
Front指向的是有数据位置。(方便直接取出值)

3)循环队列为什么要牺牲一个存储空间?
如下图:无法判断是否队满或队空,
队空:front == rear
队满:front == rear
上面都是 front == rear 无法判断队空和队满

队空和队满的情况

4) 如何判断队空,队满呢?

我们规定:
(rear+1)%n == front  队满
 Rear == front      队空
如上图:为了满足规定,我们需要牺牲一个存储单元。这样就可以区分队空和队满的情况。
<think>好的,用户想了解什么是循环队列。我需要先回忆循环队列的基本概念,然后组织语言,用简单易懂的中文解释清楚。 首先,循环队列是一种数据结构,属于队列的变种。普通队列的缺点是在出后,前面的间无法再利用,导致间浪费。循环队列通过将队列的首尾相连来解决这个问题。 接下来,我需要解释循环队列的结构。通常使用数组实现,有两个指针front和rear,分别指向头和尾。当元素入时,rear指针移动;出时,front指针移动。当到达数组末尾时,指针会绕回到数组开头,形成循环。 然后,要说明循环队列如何判断和满的状态。普通队列可以通过front和rear的位置直接判断,但循环队列需要特别注意。常见的方法是使用取模运算,或者牺牲一个存储单元来区分和满的情况。 可能还需要提到循环队列的操作,如入、出的时间复杂度都是O(1),以及它的应用场景,比如缓冲区管理、任务调度等。 需要注意用户可能对普通队列已经有所了解,但不确定他们的知识深度。所以应该先简要回顾普通队列,再引出循环队列的优势,比如间利用率高。 另外,用户可能需要例子来理解循环队列的工作过程。比如,假设数组大小为5,front和rear如何移动,如何判断队列满或。这时候用具体的数字示例会有帮助。 还要注意避免使用过于专业的术语,尽量口语化,但保持准确性。比如,解释“取模运算”时可以简单说成“当指针到达数组末尾时回到起点”。 最后,检查是否有遗漏的关键点,比如实现细节、优缺点比较,以及常见的应用场景,确保回答全面且易于理解。</think>循环队列是一种基于队列数据结构优化后的实现方式,它通过循环利用存储间来解决普通队列的"假溢出"问题。以下为详细说明: --- ### 基础概念 普通队列的特性是**先进先出(FIFO)**,但在数组实现中存在缺陷: 当尾指针`rear`到达数组末端时,即使数组前端有可用间,新元素也无法插入,这种现象称为"假溢出"。 循环队列将线性存储间首尾相连,通过**模运算**实现指针循环移动,有效利用存储间。 --- ### 核心结构 1. **存储结构** - 使用数组实现 - 两个关键指针: - `front`:指向首元素 - `rear`:指向尾元素的下一个位置 2. **循环机制** 通过取模运算实现指针循环: $$ \text{新位置} = (\text{当前位置} + 1) \% \text{数组长度} $$ --- ### 关键操作 1. **初始化** ```python front = rear = 0 # 队列初始状态 ``` 2. **入操作** ```python def enqueue(value): if is_full(): return False arr[rear] = value rear = (rear + 1) % capacity ``` 3. **出操作** ```python def dequeue(): if is_empty(): return None value = arr[front] front = (front + 1) % capacity return value ``` --- ### 状态判断 1. **队列** $$ \text{front} == \text{rear} $$ 2. **满队列** 通常**牺牲一个存储单元**来区分满状态: $$ (\text{rear} + 1) \% \text{capacity} == \text{front} $$ --- ### 实例演示(容量为5的循环队列) | 操作 | front | rear | 队列状态 | |------|-------|------|-------------| | 初始化 | 0 | 0 | [ ] | | 入A| 0 | 1 | [A] | | 入B| 0 | 2 | [A,B] | | 出 | 1 | 2 | [B] | | 入C| 1 | 3 | [B,C] | | 入D| 1 | 4 | [B,C,D] | | 入E| 1 | 0 | [B,C,D,E](rear循环到0)| --- ### 优势对比 | 特性 | 普通队列 | 循环队列 | |---------------|---------|---------| | 间利用率 | 低 | 高 | | 时间复杂度 | O(1) | O(1) | | 内存浪费 | 有 | 无 | --- ### 典型应用场景 1. 操作系统进程调度 2. 网络数据包缓冲 3. 打印机任务管理 4. 实时系统消息传递 通过这种设计,循环队列在保持队列基本特性的同时,显著提高了存储间利用率,是计算机系统中广泛使用的基础数据结构之一。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值