循环队列的顺序存储和入队出队操作


今天看图的广度优先遍历的时候,发现用到了队列,补一下循环队列的知识,参考《大话数据结构》的P116~117,自己写了一个简单的测试例子便于理解。

首先需要理解以下三条公式。

front是队头元素的下标,rear是队尾元素后一位的下标。(书上用头指针和尾指针,front和rear并不是指针,个人觉得不太好)

1、队列空的条件

显然front==rear

注意:如果队列不保留任何元素空间

满足front==rear的情况下,可能是队列空,也可能是队列满。所以为了方便,本文讨论的是采用保留一个元素空间的方法。(也可以采用设置标志变量的方法)

2、队列满的条件

队列满只有这两种情况,所以队列满的条件是:

(rear+1)%QueueSize==front

3、队列长度计算公式

同时考虑这两种情况,队列计算公式是:

rear-front+MAXSIZE)%MAXSIZE

MAXSIZE是队列长度(包括那个保留的元素空间)

 

下面举个简单的例子,实现循环队列的创建,入队和出队操作。

代码和解释如下(VS2012测试通过):

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 using namespace std;  4 
 5 #define MAXSIZE 5
 6 
 7 //循环队列的顺序存储结构
 8 typedef struct
 9 { 10     char data[MAXSIZE];//队列,用数组形式表示,这里假设最多只有4个元素 11     //保留一个元素空间,否则front==rear,是空队列还是满队列不容易判断
12     int front;//头序号,第一个元素的下标
13     int rear;//尾序号,最后一个元素的下标
14 }SqQueue; 15 
16 //循环队列的初始化,返回指向循环队列的地址
17 SqQueue *InitQueue(SqQueue *Q) 18 { 19     Q=new SqQueue; 20     Q->front=0; 21     Q->rear=0;//初始化为空队列(front==rear为空队列)
22     return Q; 23 } 24 
25 //求循环队列的长度,返回循环队列的当前长度
26 int QueueLength(SqQueue *Q) 27 { 28     return (Q->rear-Q->front+MAXSIZE)%MAXSIZE; 29 } 30 
31 //循环队列的入队列操作
32 void EnQueue(SqQueue *Q,char e) 33 { 34     if((Q->rear+1)%MAXSIZE==Q->front)//判断循环队列是否满
35  { 36         cout<<"error"<<" "; 37         return; 38  } 39     Q->data[Q->rear]=e;//将元素e插入队尾
40     Q->rear=(Q->rear+1)%MAXSIZE;//尾序号rear加1,若到最后转向头部
41     cout<<"ok"<<" "; 42     return; 43 } 44 
45 //循环队列的出队列操作
46 char DeQueue(SqQueue *Q) 47 { 48     char e; 49     if(Q->front==Q->rear)//如果队列是否空
50  { 51         cout<<"error"<<" "; 52         return 0;//返回0表示队列空,没有出队元素
53  } 54     e=Q->data[Q->front]; 55     Q->front=(Q->front+1)%MAXSIZE;//头序号front加1,若到最后转向头部
56     cout<<"ok"<<" "<<e<<endl; 57     return e; 58 } 59 
60 int main(void) 61 { 62     SqQueue *s=NULL; 63 
64     //初始化一个空队列s
65     s=InitQueue(s); 66 
67     //插入元素,并返回当前队列长度
68     EnQueue(s,'A');//插入A
69     cout<<s->data[0]<<" ";//提示队尾是否插入A(因为初始化时rear=0,所以从下标为0的地方开始插入)
70     cout<<QueueLength(s)<<endl;//输出当前长度1
71 
72     EnQueue(s,'B');//插入B
73     cout<<s->data[1]<<" ";//提示队尾是否插入B
74     cout<<QueueLength(s)<<endl;//输出当前长度2
75 
76     EnQueue(s,'C');//插入C
77     cout<<s->data[2]<<" ";//提示队尾是否插入C成功
78     cout<<QueueLength(s)<<endl;//输出当前长度3
79 
80     EnQueue(s,'D');//插入D
81     cout<<s->data[3]<<" ";//提示队尾是否插入D成功
82     cout<<QueueLength(s)<<endl;//输出当前长度4
83 
84     EnQueue(s,'E');//插入E,输出error,说明插入失败
85     cout<<QueueLength(s)<<endl;//输出当前长度4,说明已经满了不能再插入 86 
87     //出队
88     DeQueue(s);//输出A
89     DeQueue(s);//输出B 90 
91     //再插入元素,理解队列的循环
92     EnQueue(s,'E');//插入E
93     cout<<s->data[4]<<" "<<s->rear<<endl;//提示队尾是否插入E成功,这时候rear挪到下标0的地方了
94     EnQueue(s,'F');//插入F
95     cout<<s->data[0]<<" "<<s->rear<<endl;//提示队尾是否插入F成功,这时候rear挪到下标1的地方了
96     EnQueue(s,'G');//插入G,输出error,说明插入失败
97     cout<<QueueLength(s)<<endl;//输出当前长度4,说明已经满了不能再插入
98 }

运行结果:



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