【数据结构】循环队列

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文章目录

  • 📑前言
  • 🍁一、循环队列的结构
  • 💭 二、循环队列的操作
    • 1.定义循环队列
    • 2.创建循环队列
    • 3.判断满
    • 4.判断空
    • 5.入队
    • 6.出队
    • 7.返回队列头元素
    • 8.返回队列尾元素
    • 9. 释放

📑前言

在上一篇博客当中我们使用了单链表的形式来模拟队列,你会发现,当执行入队列操作时,我们动态开辟了许多的节点,在元素出队列时,我们进行大量头删,释放内存等操作。实际上浪费了许多的空间与时间。
顺序队列在使用过程中容易出现虚假的满状态, 为了解决这个问题,就产生了一个较巧妙的方法,将顺序队列臆造为一个环状的空间,称之为循环队列。循环队列中指针和队列元素之间的关系不变,我们只需要利用模运算就可以很容易实现指针的循环移动。但是循环队列中存在一个问题,在循环队列中只凭头指针front等于尾指针rear无法判别队列空间是“空”还是“满”,可有两种处理方法:其一是另设一个标志位以区别队列是“空”还是“满”;其二是少用一个元素空间,约定以“队列头指针在队列尾指针的下一位置(指环状的下一位置)上”作为队列呈“满”状态的标志。

🍁一、循环队列的结构

循环队列的结构建议使用数组,它能更好的利用空间与位置,便于指针的循环。

假定:此队列最大容纳MaxSize个元素。
为了更好的区分空和满。循环队列最后一个空间第MaxSize+1位置保证为空NULL;

💭 二、循环队列的操作

1.定义循环队列

//定义循环队列 
typedef struct MyCircularQueue
{int* a;//数组int front;//头int rear;//尾int MaxSize;//队列最大容量
}MCQueue;

2.创建循环队列

注意:创建数组,MaxSize + 1,多开辟一个空间。

//创建循环队列
MCQueue* MCQueueCreat(int MaxSize)
{//创建队列结构MCQueue* obj = (MCQueue*)malloc(sizeof(MCQueue));//创建数组,MaxSize + 1,多开辟一个空间。obj->a = (int*)malloc(sizeof(int) * (MaxSize + 1));obj->front = 0;obj->rear = 0;obj->MaxSize = MaxSize;return obj;
}

3.判断满

判断为满:(rear+1) % (MaxSize+1) = front;
此时的MaxSize = 6;rear = 7; front = 0;
(6+1)%7=0 = 0;所以,满。

循环队列最后一个空间保证为空NULL;
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//判断满
bool MCQueueIsFull(MCQueue* obj)
{return (obj->rear + 1) % (obj->MaxSize + 1) == obj->front;
}

4.判断空

此时满足条件front = rear;
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//判断空 
bool MCQueueIsEmpty(MCQueue* obj)
{return obj->front == obj->rear;
}

5.入队

rear++在这种情况下将不能实现,需要取余求模
rear = (rear+1)%(MaxSize+1)
如图:
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//入队
bool MCQueueIsIn(MCQueue* obj, int value)
{//判断是否为满 if (MCQueueIsFull(obj))return false;obj->rear = value;obj->rear = (obj->rear + 1) % (obj->MaxSize + 1);return true;
}

6.出队

出队列时面临的情况与入队时一样考虑。

//出队
bool MCQueueIsOut(MCQueue* obj)
{if (MCQueueIsEmpty(obj))return false;//删不删 front指向的元素无所谓 ,不影响obj->front = (obj->front+1)% (obj->MaxSize + 1);return true;
}

7.返回队列头元素

//返回队列头元素 
int ReturnFront(MCQueue* obj)
{//如果为空返回-1if (MCQueueIsEmpty(obj))return -1;return obj->a[obj->front];
}

8.返回队列尾元素

//返回队列尾元素
int ReturnRear(MCQueue* obj)
{//如果为空返回-1if (MCQueueIsEmpty(obj))return -1;int pos = (obj->rear + obj->MaxSize) % (obj->MaxSize + 1);return obj->a[pos];
}

9. 释放

//释放
void Free(MCQueue* obj)
{free(obj->a);free(obj);
}

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