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
H.莓飛7 分钟前
【数据结构】栈_OJ题
linux·数据结构·算法·centos
Ramble_Naylor14 分钟前
async/await:让一个线程同时等很多件事
开发语言·rust
Zootopia62620 分钟前
多架 eVTOL集群排班调度方案思考
人工智能·算法·数学建模·matlab·动态规划·无人机·evtol
ggaofeng25 分钟前
Ctrl+C结束进程是如何实现的
服务器·c语言·网络
迅猛龙办公室32 分钟前
Python实现绘制同切圆
开发语言·python
和裕37 分钟前
年度框架直供 vs 零散按需采购:定制纸箱采购成本、交付与服务核心区别全对比
大数据·运维·网络·人工智能·算法
水饺编程41 分钟前
第1章:开发环境搭建,在 Windows 中安装 QEMU
c语言·汇编
朝朝辞暮i42 分钟前
C++ 第 13 课:值传递 —— 为什么函数里改了,外面却没变?
java·c++·算法
弹简特43 分钟前
【Java项目-企悦抽】16-抽奖模块01-获取活动完整信息接口实现
java·开发语言·状态模式·springboot
淡海水1 小时前
02-02-原理篇-分代GC
算法·unity·c#·游戏引擎·.net·gc