数据结构:循环队列(队列的顺序表示)

本文详细阐述了循环队列的概念、基础知识及其实现细节,包括循环队列的参数、操作算法以及如何判断队列为空或满的状态。通过实例代码,深入探讨了循环队列在计算机科学中的应用。

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原文地址:http://blog.youkuaiyun.com/lpp0900320123/article/details/20694409#comments

http://blog.youkuaiyun.com/ns_code/article/details/11358133

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:

[cpp]  view plain copy 在CODE上查看代码片 派生到我的代码片
  1. bool Enqueue(PQUEUE pQueue, int val)  
  2. {  
  3.     if(FullQueue(pQueue))  
  4.         return false;  
  5.     else  
  6.     {  
  7.         pQueue->pBase[pQueue->rear]=val;&nbqp; 
  8.         pQueue->rear=(pQueue->rear+1)%pQueue->maxsize;  
  9.         return true;  
  10.     }  
  11. }  


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:

[cpp]  view plain copy 在CODE上查看代码片 派生到我的代码片
  1. bool Dequeue(PQUEUE pQueueint *val)  
  2. {  
  3.     if(EmptyQueue(pQueue))  
  4.     {  
  5.         return false;  
  6.     }  
  7.     else  
  8.     {  
  9.         *val=pQueue->pBase[pQueue->front];  
  10.         pQueue->front=(pQueue->front+1)%pQueue->maxsize;  
  11.         return true;  
  12.     }  
  13. }  


5.如何判断循环队列是否为空

if(front==rear)

队列空;

else

  队列不空;

[cpp]  view plain copy 在CODE上查看代码片 派生到我的代码片
  1. bool EmptyQueue(PQUEUE pQueue)  
  2. {  
  3.     if(pQueue->front==pQueue->rear)    //判断是否为空  
  4.         return true;  
  5.     else  
  6.         return false;  
  7. }  


6.如何判断循环队列是否为满


    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;

[cpp]  view plain copy 在CODE上查看代码片 派生到我的代码片
  1. bool FullQueue(PQUEUE pQueue)  
  2. {  
  3.     if(pQueue->front==(pQueue->rear+1)%pQueue->maxsize)    //判断循环链表是否满,留一个预留空间不用  
  4.         return true;  
  5.     else  
  6.         return false;  
  7. }  

完整代码:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>  
#include<stdbool.h>  
  
int len;//全局变量,静态队列的实际有效长度,即实际存放了len个数  
typedef struct Queue  
{  
int *pBase;  
int front;  
int rear;  
} QUEUE,*PQUEUE;  
  
  
PQUEUE creat_queue();  
bool enter_queue(PQUEUE,int);  
bool full_queue(PQUEUE);  
bool empty_queue(PQUEUE);  
void traverse_queue(PQUEUE);  
bool out_queue(PQUEUE,int *);  
  
  
int main()  
{ //创建静态队列,并定义出队数据的保存在变量data_save中  
int data_save;  
PQUEUE pQueue = creat_queue();  
//将数据入队,并遍历输出队列中的数据  
enter_queue(pQueue,1);  
enter_queue(pQueue,2);  
enter_queue(pQueue,3);  
enter_queue(pQueue,4);  
        traverse_queue(pQueue);  
//将数据出队,并遍历输出队列中的数据  
out_queue(pQueue,&data_save);  
        traverse_queue(pQueue);  
  
  
return 0;  
}  
  
  
//创建并初始化一个空的静态队列,返回指向该队列的指针,此时首尾在队列同一位置处  
  
  
PQUEUE creat_queue()  
{  
printf("Input the length of the queue:\n");  
scanf("%d",&len);  
PQUEUE pQueue = (PQUEUE)malloc(sizeof(QUEUE));  
pQueue->pBase = (int *)malloc(sizeof(int)*(len+1));  
if(NULL==pQueue || NULL==pQueue->pBase)  
{  
  printf("malloc failed!");  
  exit(-1);  
}  
else  
{  
  pQueue->front = 0;  
  pQueue->rear = 0;  
}  
return pQueue;  
}  
  
  
//判断该静态队列是否满  
bool full_queue(PQUEUE pQueue)  
{  
if(pQueue->front == (pQueue->rear+1)%(len+1))  
  return true;  
else  
  return false;  
}  
  
  
//判断该静态队列是否空  
bool empty_queue(PQUEUE pQueue)  
{  
if(pQueue->front == pQueue->rear)  
  return true;  
else  
  return false;  
}  
  
  
//将变量val从队尾入队  
bool enter_queue(PQUEUE pQueue,int val)  
{  
if(full_queue(pQueue))  
  return false;  
else  
{  
  pQueue->pBase[pQueue->rear] = val;  
  pQueue->rear = (pQueue->rear+1)%(len+1);  
  return true;  
}  
}  
  
  
//将数据出队,并将其保存在out_data指针指向的位置  
bool out_queue(PQUEUE pQueue,int *out_data)  
{  
if(empty_queue(pQueue))  
  return false;  
else  
{  
  *out_data = pQueue->front;  
      pQueue->front = (pQueue->front+1)%(len+1);  
  return true;  
}  
}  
  
  
//遍历该静态队列,并自队首向队尾输出队列中的数据  
  
  
void traverse_queue(PQUEUE pQueue)  
{  
int i = pQueue->front;  
printf("now datas in the queue are:\n");  
while(i != pQueue->rear)  
{  
  printf("%d ",pQueue->pBase[i]);  
  i = (i+1)%(len+1);  
}  
printf("\n");  
return ;  


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