C++循环队列（模板类）_c++ 循环队列

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一、简介

• 循环队列是一种基于数组实现的队列数据结构，其特点是队尾和队头通过模运算相连，形成一个环形结构。这种设计可以有效地利用数组空间，避免因出队操作导致队列空间的浪费。

• 循环队列通常有两个指针，一个指向队头（front），另一个指向队尾（rear）。初始时，这两个指针都指向队列的起始位置。当有元素入队时，队尾指针移动到下一个位置；当有元素出队时，队头指针也移动到下一个位置。如果指针达到数组的末尾，它将会绕回到数组的开头，形成一个循环。

• 循环队列的主要优势在于可以在数组中实现高效的循环操作，而不需要频繁地搬移数据。这对于需要频繁执行入队和出队操作的场景非常有用，比如缓冲区管理、任务调度等。

• 基本的循环队列操作包括：
  入队（Enqueue）： 将元素添加到队尾，同时移动队尾指针。
  出队（Dequeue）： 移除队头元素，同时移动队头指针。
  判空（isEmpty）： 判断队列是否为空。
  判满（isFull）： 判断队列是否已满。

二、系统栈内存下的循环队列具体实现

• _public.h

#ifndef __PUBLIC_HH                                                                                                                                                [50/33042]
#define __PUBLIC_HH                                                                                                                                                          
                                                                                                                                                                             
#include <iostream>                                                                                                                                                          
#include <cstring>                                                                                                                                                           
#include <algorithm>                                                                                                                                                         
using namespace std;                                                                                                                                                         

template<class TT, int MaxLength>
class squeue
{
 private:
     bool m_inited = false;
     int m_length;
     TT m_data[MaxLength];
     int m_head;
     int m_tail;
     // 禁用拷贝构造函数以及赋值运符
     squeue(const squeue& ss) = delete;
     squeue& operator=(const squeue& ss) = delete;

 public:
     squeue() {init();}
     void init()
     {
        if (m_inited)
            return ;
        m_inited = true;
        m_length = 0;
        // 头尾指针分别处在数组两侧
        m_head = 0;
        m_tail = MaxLength - 1;
        memset(m_data, 0, sizeof(m_data));
     }
     bool push(const TT& value)
     {
        if (is_full())
        {
            cout << "squeue is full...push element failed..." << endl;
            return false;
        }
        // 每次向尾部添加数据时，先将尾结点向后移动一位
        m_tail = (m_tail + 1) % MaxLength;
        m_data[m_tail] = value;
        // 总长度++
        m_length ++ ;
        return true;
     }
     bool is_full()
     {
         if (m_length == MaxLength) return true;
         return false;
     }
     bool is_empty()
     {
         if (!m_length) return true;
         return false;
     }
     TT& front()
     {
        return m_data[m_head];
     }
     bool pop()
     {
         if (!is_empty())
         {
             // 取数据时同样也是先将头指针向后移动，再pop数据
             m_head = (m_head + 1) % MaxLength;
             m_length -- ;
             return true;
         }
         return false;
     }
     int size()
     {
         return m_length;
     }
     void printData()
     {
         for (int i = 0; i < size(); i ++ )
         {
             cout << "q[" << i << "] = " << m_data[(m_head + i) % MaxLength] << endl;
         }
     }
};
#endif
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• demo01.cpp

#include <_public.h>

int main()
{
    using ElementType = int;
    squeue<ElementType, 5> q;
    int a = 1, b = 2, c = 3;
    cout << "元素(" << a << ' ' << b << ' ' << c << ")入队" << endl;
    q.push(a);
    q.push(b);
    q.push(c);
    q.printData();

    ElementType item = q.front();q.pop(); cout << "移除的元素是" << item << endl;
    item = q.front();q.pop(); cout << "移除的元素是" << item << endl;
    cout << "队列的长度是：" << q.size() << endl;
    int d = 8, e = 13, f = 25, g = 20, h = 9;
    cout << "元素(" << d << ' ' << e << ' ' << f << ' ' << g << ' ' << h << ")入队" << endl;
    q.push(8);
    q.push(13);
    q.push(25);
    q.push(20);
    q.push(9);
    cout << "队列的长度是：" << q.size() << endl;
    q.printData();

    return 0;
}                                                                                                                                                 
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