【数据结构】第3章 栈和队列 实验3：循环队列+舞伴问题

【循环队列的初始化、判空、判满、长度、取队头元素、入队、出队、遍历；舞伴问题】实验报告+完整代码

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一、实验目的和要求

（1）熟悉C++的上机环境，进一步掌握C++的结构特点；
（2）掌握循环队列——队列的顺序表示和实现。

二、实验环境

Windows10, CodeBlocks.

三、实验内容及实施

【实验内容】
1、初始化队列(清空)；
2、入队；
3、出队;
4、求队列长度；
5、判断队列是否为空；
6、判断队列是否为满；
7*、舞伴问题。
【源程序】

#include
using namespace std;
typedef int Status;
typedef int QElemType;
#define OVERFLOW -1
#define ERROR 0
#define OK 1

//-----队列的顺序存储结构-----
int MAXQSIZE = 100;		//舞伴问题需要对队列最大值进行限制，为方便修改在此用int定义啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊！！！
typedef struct 
{
     
    QElemType *base;    //储存空间的基地址
    int front;          //头指针
    int rear;           //尾指针
}SqQueue;

SqQueue Q, QA, QB;

//1、循环队列初始化
Status InitQueue(SqQueue &Q)
{
     
    Q.base = new QElemType[MAXQSIZE];   //为队列分配一个最大容扯为MAXSIZE的数组空间
    if(!Q.base)
        exit(OVERFLOW);                 //存储分配失败
    Q.front = Q.rear = 0;               //头指针和尾指针为0，队列为空
    return OK;
}

//4、循环队列判空
Status QueueEmpty(SqQueue Q)
{
     
    if(Q.front == Q.rear)
        return OK;
    else
        return ERROR;
}

//5、循环队列长度
int QueueLength(SqQueue Q)
{
     //返回Q的元素个数，即队列的长度
    return(Q.rear - Q.front + MAXQSIZE) % MAXQSIZE;
//非循环队列Q.rear - Q.front，循环队列可能为负，故先加再模
}

//6、循环队列取队头元素
QElemType GetHead(SqQueue Q)
{
     //返回Q队头元素，不修改队头指针
    if(Q.front != Q.rear)           //队列非空
        return Q.base[Q.front];      //返回队头元素的值，队头指针不变
}

//7、循环队列入队
Status EnQueue(SqQueue &Q, QElemType e)
{
     //插入元素e为Q 的新队尾元素
    if((Q.rear + 1) % MAXQSIZE == Q.front)  //尾指针在循环意义上加1后等于头指针，表明队满
        return ERROR;
    Q.base[Q.rear] = e;                     //新元素插入队尾
    Q.rear = (Q.rear + 1) % MAXQSIZE;       //队尾指针加1
    return OK;
}

//8、循环队列出队
Status DeQueue(SqQueue &Q, QElemType &e)
{
     //删除Q的队头元素，用e返回其值
    if(Q.front == Q.rear)
        return ERROR;                   //队空
    e = Q.base[Q.front];                //保存队头元素
    Q.front = (Q.front + 1) % MAXQSIZE; //队头指针加1
    return OK;
}

//9、循环链表遍历
Status QueueTraverse(SqQueue Q)
{
     
    if(Q.front == Q.rear)
        return ERROR;  
    for(int i = Q.front; i < Q.rear; i++)
        cout<<Q.base[i]<<' ';
    cout<<'\n';
    return ERROR;
}

//10、循环队列判满
Status QueueFull(SqQueue Q)
{
     
    if((Q.rear + 1) % MAXQSIZE == Q.front)
        return OK;
    else
        return ERROR;
}

//实验3：循环队列+舞伴问题
int main()
{
     
    cout<<"------------菜单-----------"<<'\n';
    cout<<" 操作0：退出程序"<<'\n';
    cout<<" 操作1：初始化队列(清空)"<<'\n';
    cout<<" 操作2：入队"<<'\n';
    cout<<" 操作3：出队"<<'\n';
    cout<<" 操作4：求队列长度"<<'\n';
    cout<<" 操作5：判断队列是否为空"<<'\n';
    cout<<" 操作6：判断队列是否为满"<<'\n';
    cout<<" 操作7：舞伴问题"<<'\n';
    cout<<"---------------------------"<<'\n';
    int a, m, flag = 1;
    while(flag)
    {
     
        cout<<'\n'<<"请选择要执行的操作：";
        cin>>a;
        switch(a)
        {
     
        case 0:
        {
     
            flag = 0;
            cout<<"感谢使用本程序，祝您生活愉快！"<<'\n';
            break;
        }
        case 1:
        {
     
            InitQueue(Q);
            cout<<"队列创初始化完毕！" <<'\n';
            break;
        }
        case 2:
        {
     
            QElemType e;
            cout<<"请输入您想要在队尾插入的元素：";
            cin>>e;
            if(EnQueue(Q, e))
            {
     
                cout<<"元素"<<e<<"已入队：";
                QueueTraverse(Q);
            }
            if(QueueFull(Q))
                cout<<"队列为满！"<<'\n';
            break;
        }
        case 3:
        {
     
            QElemType e;
            if(DeQueue(Q, e))
            {
     
                cout<<"元素"<<e<<"已出队：";
                QueueTraverse(Q);
            }
            if(QueueEmpty(Q))
                cout<<"队列为空！"<<'\n';
            break;
        }
        case 4:
        {
     
            cout<<"队列的长度为："<<QueueLength(Q)<<'\n';
            break;
        }
        case 5:
        {
     
            if(QueueEmpty(Q))
                cout<<"队列为空！"<<'\n';
            else
                cout<<"队列非空！"<<'\n';
            break;
        }
        case 6:
        {
     
            if(QueueFull(Q))
                cout<<"队列为满！"<<'\n';
            else
                cout<<"队列不满！"<<'\n';
            break;
        }
        case 7:
        {
     
            int m, f;
            QElemType mm, ff;
            cout<<"----------------------舞伴问题描述如下------------------------"<<'\n' <<
            "假设在周末舞会上，男士们和女士们进入舞厅时，各自排成一队。"<<'\n'<<
            "开始跳舞时，依次从男队和女队的队头各出一人配成舞伴。"<<'\n'<<
            "若两队初始人数不相同，则较长的那一队中未配对者等待下一轮舞曲。"<<'\n' <<
            "--------------------------------------------------------------"<<'\n';
            cout<<"请输入男队的人数：" ;
            cin>>m;
            MAXQSIZE = m + 1;
            InitQueue(QA);
            for(int i = 1; i <= m; i++)
                EnQueue(QA, i);
            cout<<"已构建男士队列QA：";
            QueueTraverse(QA);
            cout<<"请输入女队的人数：" ;
            cin>>f;
            MAXQSIZE = f + 1;
            InitQueue(QB);
            for(int i = 1; i <= f; i++)
                EnQueue(QB, i);
            cout<<"已构建女士队列QB：";
            QueueTraverse(QB);
            cout<<"配对结果如下："<<'\n';
            int tmp = max(m, f);
            while(tmp--)
            {
     
                MAXQSIZE = m + 1;
                DeQueue(QA, mm);
                EnQueue(QA, mm);
                MAXQSIZE = f + 1;
                DeQueue(QB, ff);
                EnQueue(QB, ff);
                cout<<mm<<" - "<<ff<<'\n';
            }
            cout<<"所有人已分配完毕！" <<'\n';
            break;
        }
        }
    }
    return 0;
}

四、实验结果

五、实验讨论

（1）熟悉了C++的上机环境，进一步掌握C++的结构特点；
（2）掌握了循环队列的表示和实现。