数据结构——循环队列

一、队列

1、队列特点：

①、线性结构、具有队头和队尾，有且只有一个直接前驱和直接后继。
②、只允许在一段插入(入队)、另一端删除(出队)，且先进先出。

二、循环队列

顺序队列是队列得顺序存储结构，通过改进后成为循环队列。

在这里插入图片描述

1、规定

①、front表示队头得前一个位置下标。
②、rear表示队尾位置下标。
③、队列空时：front = rear。

2、改进后循环队列

在这里插入图片描述

三、用C语言实现顺序队列

1、构造存储结构

#define SIZE 8
typedef int datatype;
typedef struct seqqueue
{
    datatype data[SIZE];   // 数据域
    int front;  // 队头前一个位置下标
    int rear;   // 队尾位置下标
}seq_queue, *seq_pqueue;

2、初始化

①申请内存空间
②front = rear = SIZE - 1

void init_seqqueue(seq_pqueue *queue)
{
    (*queue) = (seq_pqueue)malloc(sizeof(seq_queue));

    if (NULL == (*queue))
    {
        perror("malloc");
        exit(1);
    }

    (*queue)->front = SIZE - 1;
    (*queue)->rear = SIZE - 1;
}

3、入队

①、改进前入队方式

rear++;
data[rear] = dat;

假设设定得队列SIZE = 8，我们知道初始化得时候rear = -1，当rear++到7的时候就已经入队满了，如果此时有人出队，再想入队，rear++会等于8，溢出不能入队。
在这里插入图片描述

②、改进的入队方式

rear = (rear + 1) % SIZE;
data[rear] = dat;

③、入队前先判断队列是否已满

判断front = (rear + 1)%SIZE；是否成立。

bool isfull_seqqueue(seq_pqueue queue)
{
    if (queue->front == (queue->rear + 1) % SIZE)
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}

④、入队实现代码

void in_seqqueue(seq_pqueue queue, datatype dat)
{
    if (isfull_seqqueue(queue))
    {
        printf("队列已满\n");
        return;
    }
    
    queue->rear = (queue->rear + 1) % SIZE;
    queue->data[queue->rear] = dat;
}

4、出队

根据前面入队分析，同理可以知道入队方式：
front = (front + 1)%SIZE；
*dat = data[front];

①、出队前先判断队列是否已空。

当front = rear的时候表示队列已空。

bool isempty_seqqueue(seq_pqueue queue)
{
    if (queue->front == queue->rear)
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}

②、出队实现代码

void out_seqqueue(seq_pqueue queue, datatype *dat)
{
    if (isempty_seqqueue(queue))
    {
        printf("队列已空\n");
        return;
    }

    queue->front = (queue->front + 1) % SIZE;
    *dat = queue->data[queue->front];
}

5、打印

void show_seqqueue(seq_pqueue queue)
{
    int i = 0;

    for (i = (queue->front + 1) % SIZE; i != (queue->rear + 1) % SIZE; i = (i + 1) % SIZE)
    {
        printf("%d\t", queue->data[i]);
    }

    printf("\n");
}

四、练习题

用户从键盘输入整数，程序将其入队，用户输入字母，程序将队头元素出队，并在每一次出队和入队之后打印队列元素。

1、实现代码

int main(void)
{
    seq_pqueue queue = NULL;
    datatype in_data = 0;
    datatype out_data = 0;
    int ret = 0;

    init_seqqueue(&queue);  // 初始化队列

    while (1)
    {
        printf("输入整数:");
        ret = scanf("%d", &in_data);

        if (ret != 0)
        {
            in_seqqueue(queue, in_data);
            printf("入队后队列元素：");
            show_seqqueue(queue);
        }
        else
        {
            out_seqqueue(queue, &out_data);
            printf("出队后队列元素：");
            show_seqqueue(queue);
            while(getchar() != '\n');   // 清空输入缓冲
        }
    }

    return 0;
}