循环队列的存储设计实现（C语言版）

1.概念

    为充分利用向量空间，克服顺序存储结构的"假溢出"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）。这种循环队列可以以单链表的方式来在实际编程应用中来实现。

    循环队列中，由于入队时尾指针向前追赶头指针；出队时头指针向前追赶尾指针，造成队空和队满时头尾指针均相等。因此，无法通过条件front==rear来判别队列是"空"还是"满"。使用求余运算可以判断队列是否已满。

基本操作：

/* 定义链表队列 */

定义结构体中front指示队头位置，rear指示队尾位置，base指针用于申请空间并存放数据。

/* 初始化队列 */

使用指针*base申请100个内存空间，front和rear分别为0，此时队列为空

/* 判断空或满 */

• 初始化时，front = rear = 0 时为空，Q->rear = （0+1）%100 = 1，队列未满可以插入队列

  

• 入队3个元素时，rear = 3，Q->rear = （3+1）%100 = 4，队列未满

  

• 入队99个元素时，rear = 99，Q->rear = （99+1）%100 = 0，队列满，不可入队

  

• 出队2个元素时，front = 2

  出队后，执行两次 Q->front = (Q->front + 1) % MAXQSIZE，得到Q->front = 2

  

• 再次入队1个元素时，rear = 0，Q->rear = （99+1）%100=0，队列未满，可以入队

  

• 通用的计算队列长度公式：（rear-front+QueueSize）%QueueSize

• #include <stdio.h>
  #include <stdlib.h>
  #define OK 1
  #define ERROR 0
  #define OVERFLOW -2
  #define MAXQSIZE 10
  typedef int Status;
  typedef int QElemType;
  
  //循环队列的顺序存储结构
  typedef struct Node
  {
  	QElemType *base; //初始化动态分配存储空间
  	int front;//头指针
  	int rear;//尾指针-若队列不空,指向队列尾元素的下一个位置
  } SqQueue;
  
  //初始化一个空的队列
  Status InitQueue(SqQueue *Q)
  {
  	Q->base = (QElemType *)malloc(MAXQSIZE * sizeof(QElemType));
  	if (!Q->base)
  		exit(OVERFLOW);
  	Q->front = Q->rear = 0;
  	return OK;
  }
  //若队列未满 则插入元素elem为Q新的队尾元素
  Status EnQueue(SqQueue *Q, QElemType elem)
  {
  	//队列为空时 1%10==1,队列满时(9+1)%100==0,最多容纳9个元素
  	if ((Q->rear + 1) % MAXQSIZE == (Q->front))//队列满的判断
  		return ERROR;
  	Q->base[Q->rear] = elem;//将元素elem赋值给队尾
  	Q->rear = (Q->rear + 1) % MAXQSIZE; //rear始终在0-10中循环
  	return OK;
  }
  //循环队列的出队列操作代码
  Status OutQueue(SqQueue *Q, QElemType *e)
  {
  	if (Q->front == Q->rear)//队列为空的判断
  		return ERROR;
  	*e = Q->base[Q->front];//将队头元素赋值给元素e
  	Q->front = (Q->front + 1) % MAXQSIZE;//front指针像后移一位置
  	return OK;
  }
  
  //遍历整个队列,进行打印操作
  Status PrintQueue(SqQueue Q)
  {
  	printf("the queue is:");
  	for (int i = Q.front; i < Q.rear; ++i)
  		printf("%d ", Q.base[i]);
  	return OK;
  }
  int main()
  {
  	SqQueue queue;
  	QElemType elem;
  	int i;
  	InitQueue(&queue);
  	printf("input:");
  	for ( i = 0; i < 10; i++)
  	{
  		elem = i + 1;
  		EnQueue(&queue, elem);
  	}
  
  	PrintQueue(queue);
  	/* 输入要出队列的个数 */
  	printf("\noutput:");
  	scanf("%d", &i);
  	while (i != 0)
  	{
  		OutQueue(&queue, &elem);
  		i--;
  	}
  	PrintQueue(queue);
  	return OK;
  }