数据结构与算法学习笔记三---循环队列的表示和实现(C语言)

目录

前言

1.为啥要使用循环队列

2.队列的顺序表示和实现

1.定义

2.初始化

3.销毁

4.清空

5.空队列

6.队列长度

7.获取队头

8.入队

9.出队

10.遍历队列

11.完整代码


前言

本篇博客介绍栈和队列的表示和实现。

1.为啥要使用循环队列

上篇文章中我们知道了顺序队列的用法,但是顺序队列有个缺点就是会"假溢出",浪费大量的存储空间,关于假溢出的问题,个人感觉数据结构里里面的这段解释比较好,就直接截图放下面了,大家自行阅读吧。

图1.顺序队列假溢出的问题

2.队列的顺序表示和实现

1.定义

cpp 复制代码
#define MAX_QUEUE_SIZE 100 // 循环队列的最大容量

typedef int Status;
typedef int ElemType;

typedef struct {
    ElemType *data; // 存储数据的数组
    int front;      // 头指针,指向队首元素
    int rear;       // 尾指针,指向队尾元素的下一个位置
    int maxSize;    // 循环队列的最大容量
} CircularQueue;

2.初始化

队列初始化的时候,队头和队尾指针均为0

cpp 复制代码
// 初始化循环队列
Status initCircularQueue(CircularQueue *queue, int maxSize) {
    queue->data = (ElemType *)malloc(sizeof(ElemType) * maxSize);
    if (!queue->data) {
        return 0; // 内存分配失败
    }
    queue->front = queue->rear = 0;
    queue->maxSize = maxSize;
    return 1; // 初始化成功
}

3.销毁

释放队列存储空间

cpp 复制代码
// 销毁循环队列
void destroyCircularQueue(CircularQueue *queue) {
    free(queue->data);
}

4.清空

cpp 复制代码
// 清空循环队列
void clearCircularQueue(CircularQueue *queue) {
    queue->front = queue->rear = 0;
}

5.空队列

队头和队尾相同的时候为空队列。

cpp 复制代码
// 判断循环队列是否为空
Status isEmptyCircularQueue(CircularQueue *queue) {
    return queue->front == queue->rear;
}

6.队列长度

比较栈顶和栈顶的指针

cpp 复制代码
// 获取循环队列长度
int circularQueueLength(CircularQueue *queue) {
    return (queue->rear - queue->front + queue->maxSize) % queue->maxSize;
}

7.获取队头

获取队头元素。

cpp 复制代码
// 获取循环队列的队首元素
Status getCircularQueueFront(CircularQueue *queue, ElemType *element) {
    if (isEmptyCircularQueue(queue)) {
        return 0; // 队列为空
    }
    *element = queue->data[queue->front];
    return 1; // 成功获取队首元素
}

8.入队

cpp 复制代码
// 入队
Status enCircularQueue(CircularQueue *queue, ElemType element) {
    if ((queue->rear + 1) % queue->maxSize == queue->front) {
        return 0; // 队列已满
    }
    queue->data[queue->rear] = element;
    queue->rear = (queue->rear + 1) % queue->maxSize;
    return 1; // 入队成功
}

9.出队

cpp 复制代码
// 出队
Status deCircularQueue(CircularQueue *queue, ElemType *element) {
    if (isEmptyCircularQueue(queue)) {
        return 0; // 队列为空
    }
    *element = queue->data[queue->front];
    queue->front = (queue->front + 1) % queue->maxSize;
    return 1; // 出队成功
}

10.遍历队列

cpp 复制代码
// 遍历循环队列
void traverseCircularQueue(CircularQueue *queue) {
    for (int i = queue->front; i != queue->rear; i = (i + 1) % queue->maxSize) {
        printf("%d ", queue->data[i]);
    }
    printf("\n");
}

11.完整代码

cpp 复制代码
int main(int argc, const char *argv[]) {
    CircularQueue queue;
    int maxSize = 10; // 循环队列的最大容量
    initCircularQueue(&queue, maxSize); // 初始化循环队列

    // 测试入队
    for (int i = 1; i <= 5; ++i) {
        enCircularQueue(&queue, i * 10);
    }

    // 输出队列元素
    printf("队列元素:");
    traverseCircularQueue(&queue);

    // 获取队首元素
    ElemType frontElement;
    if (getCircularQueueFront(&queue, &frontElement)) {
        printf("队首元素:%d\n", frontElement);
    }

    // 测试出队
    ElemType element;
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        if (deCircularQueue(&queue, &element)) {
            printf("出队元素:%d\n", element);
        }
    }

    // 输出队列元素
    printf("队列元素:");
    traverseCircularQueue(&queue);

    // 判断队列是否为空
    if (isEmptyCircularQueue(&queue)) {
        printf("队列为空\n");
    } else {
        printf("队列不为空\n");
    }

    // 获取队列长度
    printf("队列长度:%d\n", circularQueueLength(&queue));

    // 清空队列
    clearCircularQueue(&queue);

    // 判断队列是否为空
    if (isEmptyCircularQueue(&queue)) {
        printf("清空队列后,队列为空\n");
    } else {
        printf("清空队列后,队列不为空\n");
    }

    // 销毁队列
    destroyCircularQueue(&queue);

    return 0;
}
相关推荐
程序员-King.1 小时前
day158—回溯—全排列(LeetCode-46)
算法·leetcode·深度优先·回溯·递归
星火开发设计2 小时前
C++ 数组:一维数组的定义、遍历与常见操作
java·开发语言·数据结构·c++·学习·数组·知识
月挽清风2 小时前
代码随想录第七天:
数据结构·c++·算法
TTGGGFF2 小时前
控制系统建模仿真(一):掌握控制系统设计的 MAD 流程与 MATLAB 基础运算
开发语言·matlab
小O的算法实验室2 小时前
2026年AEI SCI1区TOP,基于改进 IRRT*-D* 算法的森林火灾救援场景下直升机轨迹规划,深度解析+性能实测
算法·论文复现·智能算法·智能算法改进
2501_944424122 小时前
Flutter for OpenHarmony游戏集合App实战之贪吃蛇食物生成
android·开发语言·flutter·游戏·harmonyos
小郭团队3 小时前
2_1_七段式SVPWM (经典算法)算法理论与 MATLAB 实现详解
嵌入式硬件·算法·硬件架构·arm·dsp开发
充值修改昵称3 小时前
数据结构基础:从二叉树到多叉树数据结构进阶
数据结构·python·算法
Deepoch3 小时前
Deepoc数学大模型:发动机行业的算法引擎
人工智能·算法·机器人·发动机·deepoc·发动机行业
Lhuu(重开版3 小时前
JS:正则表达式和作用域
开发语言·javascript·正则表达式