数组实现循环队列（新增一个空间）

目录

一、前言

1.如何实现循环？

2.如何判断队列为空？

3.如何判断队列为满？

二、循环队列的结构定义

三、循环队列的创建及其初始化

四、入队

五、出队

六、取队头元素

七、取队尾元素

八、判空

九、判满

十、销毁队列

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一、前言

利用数组实现循环队列，重点要解决的问题有三个：

1.如何实现循环？

由于数组大小k是确定的，要实现队列循环就需要让数组下标循环，利用两个下标front、back分别指向首元素和尾元素的下一个位置。front = (front+1) % k，back = (back+1) % k，即可完成下标的循环。

2.如何判断队列为空？

初始化时，front和back都为0，此时为空。因此我们确定判空条件为 front = back时循环队列为空。

3.如何判断队列为满？

我们发现，当队列满时，由于back指向队尾元素的下一个，因此队列满时，front = back ，与队列空时相矛盾。如何解决呢？

两种解决方法：

一是：循环队列结构中新增队列大小 size ，当size=0且front = back时，队列为空；当size≠0且front = back时，队列为满。

二是：新增一个空间，不存储数据，front = (front+1) % (k+1)，back = (back+1) % (k+1)，当 (back+1) % (k+1) = front时，队列为满。

本文仅讲解方法二，方法一详见：数组实现循环队列（增设队列大小size）-CSDN博客

二、循环队列的结构定义

循环队列结构中包括数组、头指针、尾指针、队列容量

//方法二
//循环队列的结构定义
typedef int MCQDataType;
 
typedef struct {
    MCQDataType *a;//数组
    int front;//头指针，指向队头元素
    int back;//尾指针，指向队尾元素的下一个位置
    int k;//循环队列容量
} MyCircularQueue;

三、循环队列的创建及其初始化

首先动态申请一个循环队列结构体的内存空间，然后为数组动态申请k+1个内存空间，并将头指针、尾指针都初始化为0，队列容量初始化为k。

//方法二
//循环队列的创建及其初始化
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
    MyCircularQueue *mcq=(MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
    mcq->a=(MCQDataType*)malloc(sizeof(MCQDataType)*(k+1));
    mcq->k=k;
    mcq->front=mcq->back=0;
    return mcq;
}

四、入队

先判断队列是否为满，不满则入队，同时尾指针要  加1模(k+1)  ，back = (back+1) % (k+1)

//方法二
//入队
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    if((obj->back+1)%(obj->k+1)==obj->front)//满队列
    {
        return false;
    }
    obj->a[obj->back]=value;
    obj->back=(obj->back+1)%(obj->k+1);
    return true;
}

五、出队

先判断队列是否为空，不空则出队，同时头指针要  加1模(k+1)，front = (front+1) % (k+1)

//方法二
//出队
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    if(obj->front==obj->back)//空队列
    {
        return false;
    }
    obj->front=(obj->front+1)%(obj->k+1);
    return true;
}

六、取队头元素

先判断队列是否为空，不空则返回头指针指向的元素

//方法二
//取队头元素
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
    if(obj->front==obj->back)//空队列
    {
        return -1;
    }
    return obj->a[obj->front];
}

七、取队尾元素

先判断队列是否为空，不空再判断尾指针的位置：

如果尾指针指向0位置，则队尾元素在数组最后一位，即k的位置（因为总共开辟了k+1个空间）；

如果尾指针不指向0位置，那么队尾元素位置是back-1。

//方法二
//取队尾元素
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
    if(obj->front==obj->back)//空队列
    {
        return -1;
    }
    if(obj->back==0)
    {
        return obj->a[obj->k];//重点
    }
    else
    {
        return obj->a[obj->back-1];
    }
}

八、判空

判空条件是 front = back

//方法二
//判空
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    return obj->back==obj->front;
}

九、判满

判满条件是 (back+1)%(k+1) = front

//方法二
//判满
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
    return (obj->back+1)%(obj->k+1)==obj->front;
}

十、销毁队列

动态申请的内存空间都要动态销毁free

//方法二
//销毁循环队列
void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
    free(obj->a);
    free(obj);
}