环形队列

在网上看到一篇比较好的介绍队列的文章,地址为:http://www.cnblogs.com/kubixuesheng/p/4104802.html

特此感谢原创作者,以下均为摘抄。

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1、顺序队列

 限制仅在表头删除和表尾插入的顺序表,利用一组地址连续的存储单元依次存放队列中的数据元素。因为队头和队尾的位置是变化的,所以也要设头、尾指针。  

初始化时的头尾指针,初始值均应置为 0。 入队尾指针增 1 ,出队头指针增 1 。头尾指针相等时队列为空,在非空队列里,头指针始终指向队头元素,尾指针始终指向队尾元素的下一位置。

初始为空队列,那么头尾指针相等。

入队,那么尾指针加1,头指针不变。先进先出,J1先进队,则 rear+1,尾指针始终指向队尾元素的下一位!如,J2进队,rear 继续+1,J3进队,尾指针继续加1,如图

出队,则尾指针不变,头指针加1,注意这里都是加1,先进先出原则,J1先删除,front+1,指向了 J2,J2删除,front+1指向了 J3,如图

最后,J3删除,则头指针再次和尾指针相等,说明队列空了。如图

在顺序队列中,当尾指针已经指向了队列的最后一个位置的下一位置时,若再有元素入队,就会发生“溢出”。如图位置,再次入队,就会溢出。

2、循环队列的诞生

顺序队列的 “假溢出” 问题:队列的存储空间未满,却发生了溢出。很好理解,比如 rear 现在虽然指向了最后一个位置的下一位置,但是之前队头也删除了一些元素,那么队头指针经历若干次的 +1 之后,遗留下了很多空位置,但是顺序队列还在傻乎乎的以为再有元素入队,就溢出呢!肯定不合理。故循环队列诞生!

解决“假溢出”的问题有两种可行的方法:

(1)、平移元素:把元素平移到队列的首部。效率低。否决了。

(2)、将新元素插入到第一个位置上,构成循环队列,入队和出队仍按“先进先出”的原则进行。操作效率高、空间利用率高。

      

虽然使用循环队列,解决了假溢出问题,但是又有新问题发生——判空的问题,因为仅凭 front = rear 不能判定循环队列是空还是满。比如如图:

这是空循环队列的样子

这是满循环队列的样子

解决办法:

(1)、另设一个布尔变量以区别队列的空和满;

(2)、少用一个元素的空间,约定入队前测试尾指针在循环下加 1 后是否等于头指针,若相等则认为队满;(最常用)

(3)、使用一个计数器记录队列中元素的总数。

对于第2个方案,必须牺牲一个元素的空间,那么入队的时候需要测试,循环意义下的加 1 操作可以描述为:

1     if (rear + 1 = MAXQSIZE)
2 
3            rear = 0;
4 
5      else
6 
7           rear ++; 复制代码

利用模运算可简化为:

1 rear = (rear + 1)% MAXQSIZE  

基本操作

复制代码
 1 #ifndef ___queue_Header_h
 2 #define ___queue_Header_h
 3 #include <stdio.h>
 4 #include <stdlib.h>
 5 #define MAX_SIZE 5
 6 
 7 typedef struct{
 8     int *base;
 9     int rear;//如果队列不空,指向队尾元素的下一个位置
10     int front;//初始的时候指向表头
11 } CirularQueue;
12 
13 //初始化
14 void initQueue(CirularQueue *queue)
15 {
16     queue->base = (int *)malloc(MAX_SIZE*sizeof(int));
17     
18     if (NULL == queue->base) {
19         exit(0);
20     }
21     
22     queue->front = queue->rear = 0;
23 }
复制代码

求长度

复制代码
//求长度
int getLength(CirularQueue queue)
{
    //这样把所以的情况都考虑到了
    return (queue.rear - queue.front + MAX_SIZE) % MAX_SIZE;
}
复制代码

第一种情况,长度的求法

第二种情况,长度的求法,利用模运算,两个情况合二为一!

复制代码
//入队,先判满
void insertQueue(CirularQueue *queue, int e)
{
    if ((queue->rear + 1) % MAX_SIZE == queue->front) {
        puts("循环队列是满的!");
    }
    else
    {
        queue->base[queue->rear] = e;
        queue->rear = (queue->rear + 1) % MAX_SIZE;
    }
}
复制代码

如下时为满,损失一个空间,不存储元素。方便判满

1 //出队
 2 void deleteQueue(CirularQueue *queue)
 3 {
 4     if (queue->front == queue->rear) {
 5         puts("队列是空的!");
 6     }
 7     else
 8     {
 9         queue->front = (queue->front + 1) % MAX_SIZE;
10     }
11 }
12 
13 //遍历
14 void traversal(CirularQueue queue)
15 {
16     int q = queue.front;
17     
18     for (int i = 0; i < getLength(queue); i++) {
19         printf("循环队列的第%d个元素为%d
", i + 1, queue.base[q]);
20         q ++; 
21 }
22 }
23
24 #endif

为了尊重原创我将原作者的代码贴上来了,但对最后一个遍历持保留意见,我觉得后面直接q++不会有问题吗?

我个人觉得应该改成:

//遍历
void traversal(CirularQueue queue)
{
    int q = queue.front;
    
    for (int i = 0; i < getLength(queue); i++) {
        printf("循环队列的第%d个元素为%d
", i + 1, queue.base[q]);
        q = (q + 1)%MAX_SIZE; 
    } 
}  

  

原文地址:https://www.cnblogs.com/kent-hu/p/7580960.html