DS-3 循环队列判断队满

一、循环队列判断队满有什么问题?

循环队列用数组实现,会遇到一个问题:

  • 队空 :front == rear

  • 队满 :front == rear

两个状态完全一样,无法区分。

二、三种解决办法

方法1:牺牲一个元素空间(最常用)

  • 思路:刻意少用一个数组位置,不存数据,专门用来区分空满

  • 队空:front == rear

  • 队满:(rear + 1) % MAXSIZE == front

  • 最大容量:MAXSIZE - 1

  • 优点:简单直观,无需额外变量

  • 缺点:浪费 1 个单元空间

cpp 复制代码
#include <stdio.h>
#define MAXSIZE 5  // 数组长度5,牺牲1个,最多存4个元素

// 循环队列结构
typedef struct {
    int data[MAXSIZE];
    int front;  // 队头指针
    int rear;   // 队尾指针
} SqQueue;

// 初始化
void InitQueue(SqQueue *Q) {
    Q->front = Q->rear = 0;
}

// 判空
int QueueEmpty(SqQueue Q) {
    return Q.front == Q.rear;
}

// 判满(核心:牺牲1个元素)
int QueueFull(SqQueue Q) {
    return (Q.rear + 1) % MAXSIZE == Q.front;
}

// 入队
int EnQueue(SqQueue *Q, int e) {
    if (QueueFull(*Q)) {
        printf("队列已满!\n");
        return 0;
    }
    Q->data[Q->rear] = e;
    Q->rear = (Q->rear + 1) % MAXSIZE;
    return 1;
}

// 出队
int DeQueue(SqQueue *Q, int *e) {
    if (QueueEmpty(*Q)) {
        printf("队列已空!\n");
        return 0;
    }
    *e = Q->data[Q->front];
    Q->front = (Q->front + 1) % MAXSIZE;
    return 1;
}

// 测试
int main() {
    SqQueue Q;
    InitQueue(&Q);

    // 入队 4 个(满)
    EnQueue(&Q, 10);
    EnQueue(&Q, 20);
    EnQueue(&Q, 30);
    EnQueue(&Q, 40);
    EnQueue(&Q, 50);  // 失败:队列已满

    // 出队
    int e;
    while (!QueueEmpty(Q)) {
        DeQueue(&Q, &e);
        printf("出队:%d\n", e);
    }
    return 0;
}

方法2:增设标志位 flag

  • 思路:增加一个变量 flag,标记最近一次是入队还是出队

  • 队空:front == rear && flag == 0

  • 队满:front == rear && flag == 1

  • flag 规则:

    • 入队成功:flag = 1

    • 出队成功:flag = 0

  • 优点:不浪费空间,可存满 MAXSIZE 个元素

  • 缺点:多一个变量,逻辑稍复杂


方法3:增设计数器 count

  • 思路:用一个变量 count 记录队列中实际元素个数

  • 队空:count == 0

  • 队满:count == MAXSIZE

  • 入队:count++,出队:count--

  • 优点:直观,可存满 MAXSIZE 个元素,判空判满最清晰

  • 缺点:需要维护计数变量

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