循环队列
队列通常分为两类:一是动态链式队列(其核心思想为链表,只是少了链表的一些功能),二是静态(顺序)队列(其核心是用数组实现,准确一点讲是由向量空间来实现,向量空间好比是开辟的一块内存,由我们的指针来指向其地址)。顺序队列实际上是运算受限的顺序表,由于队列的队头和队尾的位置是变化的,通常设置两个指针front和rear分别指示队头元素和队尾元素在向量空间中的位置,它们的初值在队列初始化时均应置为0。由于入队和出队操作中,头尾指针只增加不减小,致使被删元素的空间永远无法重新利用。当队列中实际的元素个数远远小于向量空间的规模时,也可能由于尾指针已超越向量空间的上界而不能做入队操作。这种“假上溢”现象常常造成内存资源的浪费,这时就产生了循环队列(首尾相接)。循环队列克服“假上溢”现象的方法是:将向量空间想象成一个首尾相连的圆环,将循环队列存放在其中。循环队列中,由于入队时尾指针向前追赶头指针;出队时头指针向前追赶尾指针,造成队空和队满时头尾指针均相等。因此,无法通过条件front==rear来判别队列是"空"还是"满"。针对这样情况,有两种解决方法:一是少用一个元素的空间。约定入队前,测试尾指针在循环意义下加1后是否等于头指针,若相等则认为队满(注意:rear所指的单元始终为空),;二是使用一个计数器记录队列中元素的总数(即队列长度)。我们通常使用第一种方法,也就是少用一个元素的空间。
循环队列相关操作思路
1.初始化: 造数组,设其数组长度为n=5(规定当数组中有n-1个元素时已满),初始化队头队尾值都为0;
2.入队
先判断队列是否已满:(队尾+1)%数组长度==队头 是否成立?即队尾和队头紧挨着;
为队尾的下一个元素赋值;
让队尾加1;
3.出队
先判断队列是否为空:若队首和队尾相等,则该队列一定为空(但队首和队尾值不一定为0,这个由初始化、入队、出队等相关操作后的数组下标位置决定)
保存一份要出队的值;
让队头加1;
实例说明
#include注意#include #include typedef struct Queue{ int *pBase;//pBase指向数组名(通常静态队列都使用循环队列) int front;//数组下标,这里规定从零开始 int rear;}QUEUE;//QUEUE代表了struct Queuevoid init(QUEUE *);//初始化bool en_queue(QUEUE *,int);//入队bool full_queue(QUEUE *);//判断循环队列是否已满bool del_queue(QUEUE *,int *);//出队bool empty_queue(QUEUE *);//判断循环队列是否为空bool traverse_queue(QUEUE *);//遍历输出int length(QUEUE *);//求循环队列的长度int main(){ QUEUE Q; int val; init(&Q); en_queue(&Q,1); en_queue(&Q,2); en_queue(&Q,3); en_queue(&Q,4); traverse_queue(&Q); if(del_queue(&Q,&val)) printf("出队成功,出队元素的值为:%d\n",val); else printf("出队失败!"); traverse_queue(&Q); printf("队列的长度为:%d\n",length(&Q)); return 0;}void init(QUEUE *pQ){ pQ->pBase=(int *)malloc(sizeof(int)*5);//造数组,设其数组长度为n=5(规定当数组中有n-1个元素时已满),初始化时使Queue的成员front、rear的值都为0 if(NULL==pQ->pBase) { printf("动态内存分配失败!\n"); exit(-1); } pQ->front=0; pQ->rear=0;}bool full_queue(QUEUE *pQ){ if((pQ->rear+1)%5==pQ->front) return true; else return false;}bool en_queue(QUEUE *pQ,int val){ if(full_queue(pQ)) { printf("队列已满,入队失败!\n"); return false; } pQ->pBase[pQ->rear]=val; pQ->rear=(pQ->rear+1)%5;//队尾加1 return true;}bool del_queue(QUEUE *pQ,int *pVal){ if(empty_queue(pQ)) return false; *pVal=pQ->pBase[pQ->front]; pQ->front=(pQ->front+1)%5; return true;}bool empty_queue(QUEUE *pQ){ if(pQ->rear==pQ->front)//因为队列不为空时,rear和front肯定不相等 return true; else return false;}bool traverse_queue(QUEUE *pQ){ int i=pQ->front; if(empty_queue(pQ)) { printf("队列为空,遍历失败!\n"); return false; } printf("队列元素有:"); while(i!=pQ->rear) { printf("%d ",pQ->pBase[i]); i=(i+1)%5; } printf("\n"); return true;}int length(QUEUE *pQ){ int len=0; int i=pQ->front;; if(empty_queue(pQ)) return 0;//队列为空,长度为0 while(i!=pQ->rear) { i=(i+1)%5; ++len; } return len;}
1.指针只在入队和出队时移动,其它情况下不能移动。
2.队列初始化:front和rear的值都是零;
3.队列非空:front代表的是队列的第一个元素,rear代表的是队列的最后一个有效元素的下一个元素。
4.顺序队列和循环队列最直观的区别就是:循环队列首尾相连形成一个圆环,而顺序队列不成环状(通常会造成内存资源的浪费)。
5.队列的应用非常广泛,所有与时间有关的操作都可以用到队列。
结束语
有关循环链表的相关操作及伪算法的分析就写到这,明天开始学习递归。