数据结构--循环队列

1.队列的定义:

和栈相反,队列(queue)是一种先进先出(first in  first out,缩写为FIFO)的线性表.它只允许在表的一端进行插入,而在另一端删除元素.
在队列中,允许插入的一端叫做队尾(rear),允许删除的一端则称为队头(front).

2.循环队列的设计图示:

3.循环队列的结构设计:

typedef  struct  SqQueue
{
	int *base;//指向动态内存;
	int front;//队头指针,队头元素的下标
	int rear;//队尾指针,当前可以插入数据的下标(队尾后一个元素的下标)
	//int queuesize;//队列的总容量,要做到自动扩容就必须增加这个成员;
}SqQueue,*PSqQueue;

4.循环队列的实现

//初始化
static  bool IsFull(PSqQueue pq)
{
	return  (pq->rear + 1) % SIZE == pq->front;
	//return pq->rear + 1 == pq->front;//error,需要处理成环形;
}
 
//往队列中入数据(入队操作)
bool  Push(PSqQueue pq, int val)
{
	assert(pq != NULL);
	if (pq == NULL)
		return false;
 
	if (IsFull(pq))//如果队满则入队失败
	{
		return false;
	}
	pq->base[pq->rear] = val;
	//pq->rear++;//error,必须要处理成环形;
	pq->rear = (pq->rear + 1) % SIZE;
	return true;
}
//获取队头元素的值,但是不删除
bool  GetTop(PSqQueue pq, int* rtval)
{
	assert(pq != NULL);
	if (pq == NULL)
		return false;
 
	if (IsEmpty(pq))
	{
		return false;
	}
	*rtval = pq->base[pq->front];
	return true;
}
//获取队头元素的值,但是删除
bool   Pop(PSqQueue pq, int* rtval)
{
	assert(pq != NULL);
	if (pq == NULL)
		return false;
 
	if (IsEmpty(pq))
	{
		return false;
	}
	*rtval = pq->base[pq->front];
	//pq->front++;//error
	pq->front = (pq->front + 1) % SIZE;
	
	return true;
}
//判空
bool IsEmpty(PSqQueue pq)
{
	assert(pq != NULL);
	if (pq == NULL)
		return false;
 
	return  pq->front == pq->rear;
}
//获取队列中有效元素的个数
//重点,考点:公式
int  GetLength(PSqQueue pq)
{
	assert(pq != NULL);
	if (pq == NULL)
		return -1;
 
	return (pq->rear - pq->front + SIZE) % SIZE;
}
//清空所有的数据
void Clear(PSqQueue pq)
{
	pq->front = 0;
	pq->rear = 0;
}
//销毁
void Destroy(PSqQueue pq)
{
	assert(pq != NULL);
	if (pq == NULL)
		return;
	free(pq->base);
	pq->base = NULL;
	pq->front = 0;
	pq->rear = 0;
}

5.循环队列的总结

1)队列:先进先出的一种线性结构,入队(插入)的一端称为队尾,出队(删除)的一端称为队头

2)队列的存储方式有两种,一种为顺序结构(顺序队列),两一种为链式结构(链式队列)
3)顺序队列一定会设计成环形队列,原因是线性队列的入队为O(1),出队为O(n),而环形队列的入队为O(1),出队为O(1)

4)浪费一个空间不使用,主要是为了区分队空和队满的情况:空是队头和队尾相同,满是rear(队尾指针)再往后走一步为front(队头指针) (浪费一个空间)
5)队满的处理方式:1.固定长度,队满则入队失败(处理简单,不实用),采用1,和书本一致.2,长度不固定,队满则自动扩容(实现稍微复杂)