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 else6 7 rear ++;
利用模运算可简化为:
1 rear = (rear + 1)% MAXQSIZE
基本操作
1 #ifndef ___queue_Header_h 2 #define ___queue_Header_h 3 #include4 #include 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 }
求长度
//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;}
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!
//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; }}
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\n", 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\n", i + 1, queue.base[q]); q = (q + 1)%MAX_SIZE; } }