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。
本文仅讲解方法一,方法二详解:数组实现循环队列(新增一个空间)-CSDN博客
二、循环队列的结构定义
循环队列的结构中包含数组、头指针、尾指针、队列容量、队列大小(队列大小用于区分队列空与满的情况)
//方法一 typedef int MCQDataType; //循环队列结构定义 typedef struct { MCQDataType *a; 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 size;//队列大小 int k;//队列容量 } MyCircularQueue;
三、循环队列的创建及其初始化
为循环队列动态申请一个内存空间,再将头指针、尾指针、队列大小都初始化为0,队列容量为k
//方法一 //循环队列创建及其初始化 MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) { MyCircularQueue* mcq=(MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue)); mcq->a=(MCQDataType*)malloc(sizeof(MCQDataType)*(k)); mcq->front=mcq->back=mcq->size=0; mcq->k=k; return mcq; }
四、入队
先通过size判断队列是否满,不满再将数据入队,同时尾指针要 加1模k (back = (back+1) % k)
//方法一 //入队 bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) { if(obj->size==obj->k)//队列已满 { return false; } obj->a[obj->back]=value; obj->back=(obj->back+1)%obj->k; obj->size++; return true; }
五、出队
先通过size判断队列是否空,不空再将数据出队,同时头指针要 加1模k (front = (front+1) % k)
//方法一 //出队 bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) { if(obj->size==0)//队列为空 { return false; } obj->front=(obj->front+1)%obj->k; obj->size--; return true; }
六、取队头元素
先通过size判断队列是否为空,不空直接返回队头元素即可
//方法一 //取队头元素 int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) { if(obj->size==0)//队列为空 { return -1; } return obj->a[obj->front]; }
七、取队尾元素
先通过size判断队尾是否为空。由于尾指针指向的是队尾元素的下一个位置,所以需要返回back-1位置的元素。由此需要判断尾指针是否指向0位置,如果指向0位置则不能back-1,否则越界,需要返回数组的最后一个位置元素,即k-1的位置;如果不指向0位置,则返回back-1位置的元素即可。
//方法一 //取队尾元素 int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) { if(obj->size==0) { return -1; } if(obj->back==0) { return obj->a[obj->k-1]; } else { return obj->a[obj->back-1]; } }
八、循环队列判空
通过size判空即可
//方法一 //循环队列判空 bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) { return obj->size==0; }
九、循环队列判满
通过size判满即可
//方法一 //循环队列判满 bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) { return obj->size==obj->k; }
十、循环队列销毁
动态申请的内存空间需要动态销毁
//方法一 //循环队列销毁 void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) { free(obj->a); free(obj); }