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队列的三种实现方式

本文转载自  查看原文  2020-02-09 21:02  191 

简介

三种实现方式，其实就是指，循环队列如何实现判空判满，区别就在这一块，原因是，如果不修改普通队列，会出现二义性，因为空满的状态其实是同一种状态。 下面介绍这三种方式。

方式一

通过空出一个位置，解决判空/满的冲突，这是第一次介绍循环队列，附上全部实现：

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template<class ,int MAXSIZE> //定义类模板CirQueue
class CirQueue 
{
public:
	CirQueue();
	~CirQueue();

	void EnQueue(T x);//入栈操作，将元素x入栈
	T DeQueue();	//出栈操作，将队头元素出队
	T GetQueue();	//取队头元素
	bool IsFull();	//判断队列是否为满
	bool Empty();	//判断队列是否为空
private:
	T data[MAXSIZE];	//元素域
	int front,rear;		//队头和队尾的指针
};

队列，其实很简单，他是只允许在一端进行插入，而在另一端进行删除的运算受限的线性表，所以比较容易掌握。

下面附上具体函数的实现：

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/*
* 无参构造函数，
*/
template<class ,int MAXSIZE>
CirQueue<T,MAXSIZE>::CirQueue()
{
	front=rear=0;
}
/*
* 入队函数，因为要求在队尾增加元素，
* 所以，如果线性表未满
* 让尾指针向后移，为了不出现假溢出，充分利用空间，
* 所以有取模操作，当到达尾部最大值，则回到0，重新开始。
* 插入时先移动指针，后插入
*/
template <class ,int QueueSize>
void CirQueue<T,QueueSize>::EnQueue(T x)
{
	if(IsFull())	//判满
	{	
		cout<<"上溢"<<endl;
		return;
	}
	rear = (rear+1) % QueueSize;			//队尾指针在循环意义上加1
	data[rear] = x;							//在队尾处插入元素
}
/*
* 出队函数，在队头弹出元素，
* 所以，如果线性表不空
* 头指针后移，指向当前的第一个元素，如果当前头指针指向最后一个格子
* 那么进行取模操作，回到0位置。
*/
template <class ,int QueueSize>
 CirQueue<T,QueueSize>::DeQueue()
{
	
	if(Empty())	//判空
	{
		cerr<<"下溢"<<endl;
	}
	front = (front+1) % QueueSize;			//队头指针在循环意义上加1
	return data[front];						//读取并返回出队前的队头元素
}
/*
* 取队头元素，不出队伍。
*/
template <class T,int QueueSize>
T CirQueue<T,QueueSize>::GetQueue()
{
	if(Empty())	//判空
	{
		cerr<<"下溢"<<endl;
		exit(0);
	}
	int i = (front+1) % QueueSize;		//队头指针在循环意义上加1
	return data[i];
}
/*
* 判空函数
* 如果当两指针重合，队列为空
*/
template <class T,int QueueSize>
bool CirQueue<T,QueueSize>::Empty()
{
	return front == rear;
}
/*
* 判满函数
* 如果尾指针逻辑后一格为头指针
* 表示空间满
*/
template <class T,int QueueSize>
bool CirQueue<T,QueueSize>::IsFull()
{
	if( (rear+1) % QueueSize == front) 
		return true;
	else 
		return false;
}

下面对这个函数做个基本的测试。。

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int main()
{
	CirQueue<int,5> Q;
	//塞满整个队列
	cout<<"塞满队列。。。"<<endl;
	for (int i=0;;i++)
	{
		if (!Q.IsFull())
		{
			Q.EnQueue(pow(2,i));
		}
		else
			break;
	}
	//测试访问头元素
	cout<<"取出头元素：";
	cout<<Q.GetQueue()<<endl;

	//依次出列
	cout<<"依次出列：";
	while (!Q.Empty())
	{
		cout<&l 大专栏  队列的三种实现方式t;Q.DeQueue()<<" ";//因为这个函数写了返回值。。
	}
	return 0;
}

测试结果如图：
此处输入图片的描述

方式二

为了不浪费一个元素空间，加上一个布尔变量，在入队操作时候把他变为true，如果flag为真，并且front==rear，那么表明队伍满了；在出队的时候，把他设为false，如果最后一个操作为出队，那么又遇到了front==rear，那么表明，这个时候队伍是空的。代码实现如下：

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//与上一方式，在这边，仅加了一个bool的控制量
private：
    bool flag;

下面列出实现时候，与第一种的区别之处：

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template<class T,int MAXSIZE>
CirQueue<T,MAXSIZE>::~CirQueue()
{
}
/*
* 无参构造函数，设置flag为假，保证，初始判断让程序判断为空
*/
template<class T,int MAXSIZE>
CirQueue<T,MAXSIZE>::CirQueue()
{
	front=rear=0;
	flag=false;
}
/*
* 入队函数，因为要求在队尾增加元素，
* 所以，如果线性表未满
* 让尾指针向后移，为了不出现假溢出，充分利用空间，
* 所以有取模操作，当到达尾部最大值，则回到0，重新开始。
* 插入时先移动指针，后插入
* 同时，让flag置为true
*/
template <class T,int QueueSize>
void CirQueue<T,QueueSize>::EnQueue(T x)
{
	if(IsFull())	//判满
	{	
		cout<<"上溢"<<endl;
		return;
	}
	rear = (rear+1) % QueueSize;			//队尾指针在循环意义上加1
	data[rear] = x;							//在队尾处插入元素
	flag=true;
}
/*
* 出队函数，在队头弹出元素，
* 所以，如果线性表不空
* 头指针后移，指向当前的第一个元素，如果当前头指针指向最后一个格子，
* 那么进行取模操作，回到0位置。
* 所以队头所指的空间是么有元素的。
* 同时置flag为false
*/
template <class T,int QueueSize>
T CirQueue<T,QueueSize>::DeQueue()
{
	
	if(Empty())	//判空
	{
		cerr<<"下溢"<<endl;
	}
	front = (front+1) % QueueSize;			//队头指针在循环意义上加1
	flag=false;
	return data[front];						//读取并返回出队前的队头元素
}
/*
* 取队头元素，不出队伍。
*/
template <class T,int QueueSize>
T CirQueue<T,QueueSize>::GetQueue()
{
	if(Empty())	//判空
	{
		cerr<<"下溢"<<endl;
		exit(0);
	}
	int i = (front+1) % QueueSize;		//队头指针在循环意义上加1
	return data[i];
}
/*
* 判空函数
* 如果当两指针重合，队列为空
*/
template <class T,int QueueSize>
bool CirQueue<T,QueueSize>::Empty()
{
	if ( flag==false && front == rear )
		return true;
	else
		return false;
}
/*
* 判满函数
* 如果尾指针逻辑后一格为头指针
* 表示空间满
*/
template <class T,int QueueSize>
bool CirQueue<T,QueueSize>::IsFull()
{
	if ( flag==true && front == rear )
		return true;
	else
		return false;
}

测试函数不做变动，测试结果如下：
此处输入图片的描述

方式三

用计数器来存储个数，当计数器等于0的时候，空；当计数器等于MAXSIZE的时候，满！
程序很简单，不多说。

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/*
* 判空函数
*/
template <class T,int QueueSize>
bool CirQueue<T,QueueSize>::Empty()
{
	return count==0;
}
/*
* 判满函数
*/
template <class T,int QueueSize>
bool CirQueue<T,QueueSize>::IsFull()
{
	return count==QueueSize;
}

测试结果和方法二同。

总结：

三种方法

  • 空出一个格子
  • 加上flag判定
  • 加上计数器

还要注意一点:为了实现循环计数，要掌握下面的语句

  • raer=(rear+1)%MAXSIZE
  • front=(front+1)%MAXSIZE


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