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数据结构：循环队列（C语言实现）

分类: 文章 • 2022-10-26 18:15:17

转载：http://blog.****.net/lpp0900320123/article/details/20694409

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
  1. bool Enqueue(PQUEUE Q, int val)  
  2. {  
  3.     if(FullQueue(Q))  
  4.         return false;  
  5.     else  
  6.     {  
  7.         Q->pBase[Q->rear]=val;  
  8.         Q->rear=(Q->rear+1)%Q->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
  1. bool Dequeue(PQUEUE Q, int *val)  
  2. {  
  3.     if(EmptyQueue(Q))  
  4.     {  
  5.         return false;  
  6.     }  
  7.     else  
  8.     {  
  9.         *val=Q->pBase[Q->front];  
  10.         Q->front=(Q->front+1)%Q->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
  1. bool EmptyQueue(PQUEUE Q)  
  2. {  
  3.     if(Q->front==Q->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

数据结构：循环队列（C语言实现）

    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
  1. bool FullQueue(PQUEUE Q)  
  2. {  
  3.     if(Q->front==(Q->rear+1)%Q->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. }  


附录：

queue.h文件代码：

[cpp] view plain copy
  1. #ifndef __QUEUE_H_  
  2. #define __QUEUE_H_  
  3. typedef struct queue   
  4. {  
  5.     int *pBase;  
  6.     int front;    //指向队列第一个元素  
  7.     int rear;    //指向队列最后一个元素的下一个元素  
  8.     int maxsize; //循环队列的最大存储空间  
  9. }QUEUE,*PQUEUE;  
  10.   
  11. void CreateQueue(PQUEUE Q,int maxsize);  
  12. void TraverseQueue(PQUEUE Q);  
  13. bool FullQueue(PQUEUE Q);  
  14. bool EmptyQueue(PQUEUE Q);  
  15. bool Enqueue(PQUEUE Q, int val);  
  16. bool Dequeue(PQUEUE Q, int *val);  
  17. #endif  


queue.c文件代码：

[cpp] view plain copy
  1. #include<stdio.h>  
  2. #include<stdlib.h>  
  3. #include"malloc.h"  
  4. #include"queue.h"  
  5. /*********************************************** 
  6. Function: Create a empty stack; 
  7. ************************************************/  
  8. void CreateQueue(PQUEUE Q,int maxsize)  
  9. {  
  10.     Q->pBase=(int *)malloc(sizeof(int)*maxsize);  
  11.     if(NULL==Q->pBase)  
  12.     {  
  13.         printf("Memory allocation failure");  
  14.         exit(-1);        //退出程序  
  15.     }  
  16.     Q->front=0;         //初始化参数  
  17.     Q->rear=0;  
  18.     Q->maxsize=maxsize;  
  19. }  
  20. /*********************************************** 
  21. Function: Print the stack element; 
  22. ************************************************/  
  23. void TraverseQueue(PQUEUE Q)  
  24. {  
  25.     int i=Q->front;  
  26.     printf("队中的元素是:\n");  
  27.     while(i%Q->maxsize!=Q->rear)  
  28.     {  
  29.         printf("%d ",Q->pBase[i]);  
  30.         i++;  
  31.     }  
  32.     printf("\n");  
  33. }  
  34. bool FullQueue(PQUEUE Q)  
  35. {  
  36.     if(Q->front==(Q->rear+1)%Q->maxsize)    //判断循环链表是否满，留一个预留空间不用  
  37.         return true;  
  38.     else  
  39.         return false;  
  40. }  
  41. bool EmptyQueue(PQUEUE Q)  
  42. {  
  43.     if(Q->front==Q->rear)    //判断是否为空  
  44.         return true;  
  45.     else  
  46.         return false;  
  47. }  
  48. bool Enqueue(PQUEUE Q, int val)  
  49. {  
  50.     if(FullQueue(Q))  
  51.         return false;  
  52.     else  
  53.     {  
  54.         Q->pBase[Q->rear]=val;  
  55.         Q->rear=(Q->rear+1)%Q->maxsize;  
  56.         return true;  
  57.     }  
  58. }  
  59.   
  60. bool Dequeue(PQUEUE Q, int *val)  
  61. {  
  62.     if(EmptyQueue(Q))  
  63.     {  
  64.         return false;  
  65.     }  
  66.     else  
  67.     {  
  68.         *val=Q->pBase[Q->front];  
  69.         Q->front=(Q->front+1)%Q->maxsize;  
  70.         return true;  
  71.     }  
  72. }  


自己添加示例：

[cpp] view plain copy
  1. # include <stdio.h>
    # include <malloc.h>


    typedef struct Queue
    {
    int * pBase;
    int front;
    int rear;
    }QUEUE;  


    void init(QUEUE *);
    bool en_queue(QUEUE *, int val);  //入队
    void traverse_queue(QUEUE *);
    bool full_queue(QUEUE *);
    bool out_queue(QUEUE *, int *);
    bool emput_queue(QUEUE *);


    int main(void)
    {
    QUEUE Q;
    int val;


    init(&Q);
    en_queue(&Q, 1);
    en_queue(&Q, 2);
    en_queue(&Q, 3);
    en_queue(&Q, 4);
    en_queue(&Q, 5);
    en_queue(&Q, 6);
    en_queue(&Q, 7);
    en_queue(&Q, 8);


    traverse_queue(&Q);


    if ( out_queue(&Q, &val) )
    {
    printf("出队成功，队列出队的元素是: %d\n", val);
    }
    else
    {
    printf("出队失败!\n");
    }
    traverse_queue(&Q);


    return 0;
    }


    void init(QUEUE *pQ)
    {
    pQ->pBase = (int *)malloc(sizeof(int) * 6);
    pQ->front = 0;
    pQ->rear = 0;
    }


    bool full_queue(QUEUE * pQ)
    {
    if ( (pQ->rear + 1) % 6 == pQ->front  )
    return true;
    else
    return false;
    }


    bool en_queue(QUEUE * pQ, int val)
    {
    if ( full_queue(pQ) )
    {
    return false;
    }
    else
    {
    pQ->pBase[pQ->rear] = val;
    pQ->rear = (pQ->rear+1) % 6;


    return true;
    }
    }


    void traverse_queue(QUEUE * pQ)
    {
    int i = pQ->front;


    while (i != pQ->rear)
    {
    printf("%d  ", pQ->pBase[i]);
    i = (i+1) % 6;
    }
    printf("\n");


    return;
    }


    bool emput_queue(QUEUE * pQ)
    {
    if ( pQ->front == pQ->rear )
    return true;
    else
    return false;
    }


    bool out_queue(QUEUE * pQ, int * pVal)
    {
    if ( emput_queue(pQ) )
    {
    return false;
    }
    else
    {
    *pVal = pQ->pBase[pQ->front];
    pQ->front = (pQ->front+1) % 6;


    return true;
    }
    }

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