【数据结构】队列（queue）-循环队列（动态图解、c++、java）
文章目录
- 循环队列概述（图解）
- 循环队列的基本操作
-
- 1.初始化
- 2.入队
- 3.出队
- 4.查看队头元素
- 5.队列长度
- 完整代码
- 总结
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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考
循环队列概述（图解）
- 如图，模拟循环队列。
- 队空：无论队头和队尾在什么位置，只要 Q.rear 和 Q.front 指向同一个位置，就认为是队空。
- 队满：当队尾 Q.rear 的下一个位置是 Q.front 时，就认为是队满。
如何判断循环条件下 Q.rear 的下一个位置是 Q.front ？
-
队列的最大空间设为 Maxsize 。
-
想要在循环中判断，我们只要在 Q.rear 移动和运算时，添加取模运算（%）操作即可。
-
即队满条件为
( Q . r e a r + 1 ) % M a x s i z e = Q . f r o n t (Q.rear + 1) \% Maxsize = Q.front (Q.rear+1)%Maxsize=Q.front
循环队列的基本操作
- 首先定义一个结构体（内部类），包含基地址和头尾索引。
c++代码如下（示例）：
struct SqQueue {
int *base;//基地址
int front, rear;//头索引 尾索引
};
java代码如下（示例）：
public static class SqQueue {
int[] base;
int front, rear;
}
1.初始化
- 顺序队列定义好了之后，还要先定义一个最大的分配空间，顺序结构都是如此，需要预先分配空间。
c++代码如下（示例）：
bool InitQueue(SqQueue &Q) {
Q.base = new int[Maxsize];//分配空间
if (!Q.base) {//创建失败
return false;
}
Q.front = Q.rear = 0;
return true;
}
java代码如下（示例）：
public static boolean initQueue(SqQueue q) {
q.base = new int[maxsize];
if (q.base == null) {
return false;
}
q.front = q.rear = 0;
return true;
}
2.入队
-
判断队列是否已满。
-
元素放入队尾 Q.rear 所指空间，然后 Q.rear 后移一位。
-
Q.rear 后移时，判断是否属于临界条件，需要进行加1后的取模运算。
Q . r e a r = ( Q . r e a r + 1 ) % M a x s i z e Q.rear = (Q.rear + 1)\%Maxsize Q.rear=(Q.rear+1)%Maxsize
c++代码如下（示例）：
bool EnQueue(SqQueue &Q, int e) {
if ((Q.rear + 1) % Maxsize == Q.front) {//队满
return false;
}
Q.base[Q.rear] = e;
Q.rear = (Q.rear + 1) % Maxsize;//循环往复
return true;
}
java代码如下（示例）：
public static boolean enQueue(SqQueue q, int e) {
if ((q.rear + 1) % maxsize == q.front) {
return false;
}
q.base[q.rear] = e;
q.rear = (q.rear + 1) % maxsize;
return true;
}
3.出队
-
判断队列是否为空。
-
元素出队，然后队头front后移一位。
-
Q.front 后移时，判断是否属于临界条件，需要进行加1后的取模运算。
Q . f r o n t = ( Q . f r o n t + 1 ) % M a x s i z e Q.front = (Q.front + 1)\%Maxsize Q.front=(Q.front+1)%Maxsize
c++代码如下（示例）：
bool DeQueue(SqQueue &Q, int &e) {//出队元素e
if (Q.rear == Q.front) {//队空
return false;
}
e = Q.base[Q.front];
Q.front = (Q.front + 1) % Maxsize;
return true;
}
java代码如下（示例）：
public static int deQueue(SqQueue q) {
if (q.rear == q.front) {
return -1;
}
int e = q.base[q.front];
q.front = (q.front + 1) % maxsize;
return e;
}
4.查看队头元素
- 注意判断队列是否有元素就行。
c++代码如下（示例）：
int GetHead(SqQueue Q) {
if (Q.rear == Q.front) {
return -1;
}
return Q.base[Q.front];
}
java代码如下（示例）：
public static int getHead(SqQueue q) {
if (q.rear == q.front) {
return -1;
}
return q.base[q.front];
}
5.队列长度
- 因为是循环队列，判断队长时直接做差可能会有负数。需要经过取模运算处理。
( Q . r e a r − Q . f r o n t + M a x s i z e ) % M a x s i z e (Q.rear - Q.front + Maxsize)\%Maxsize (Q.rear−Q.front+Maxsize)%Maxsize
c++代码如下（示例）：
int QueueLength(SqQueue Q) {
return (Q.rear - Q.front + Maxsize) % Maxsize;
}
java代码如下（示例）：
public static int queueLength(SqQueue q) {
return (q.rear - q.front + maxsize) % maxsize;
}
完整代码
c++代码如下（示例）：
#includejava代码如下（示例）：
import java.util.Scanner;
public class A {
private static final int maxsize = 7;
public static boolean initQueue(SqQueue q) {
q.base = new int[maxsize];
if (q.base == null) {
return false;
}
q.front = q.rear = 0;
return true;
}
public static boolean enQueue(SqQueue q, int e) {
if ((q.rear + 1) % maxsize == q.front) {
return false;
}
q.base[q.rear] = e;
q.rear = (q.rear + 1) % maxsize;
return true;
}
public static int deQueue(SqQueue q) {
if (q.rear == q.front) {
return -1;
}
int e = q.base[q.front];
q.front = (q.front + 1) % maxsize;
return e;
}
public static int getHead(SqQueue q) {
if (q.rear == q.front) {
return -1;
}
return q.base[q.front];
}
public static int queueLength(SqQueue q) {
return (q.rear - q.front + maxsize) % maxsize;
}
public static void main(String[] args) {
SqQueue q = new SqQueue();
Scanner sc = new Scanner(System.in);
int n, x;
if (initQueue(q)) {
System.out.println("循环队列初始化成功！");
} else {
System.out.println("初始化失败！");
}
System.out.println("元素个数n：");
n = sc.nextInt();
System.out.println("请依次输入每个元素");
while (n-- > 0) {
x = sc.nextInt();
enQueue(q, x);
}
System.out.println("元素个数：" + queueLength(q));
System.out.println("循环队列头元素：" + getHead(q));
System.out.println("依次出队！");
while (true) {
x = deQueue(q);
if (x != -1) {
System.out.println(x + " ");
} else {
break;
}
}
System.out.println("元素个数：" + queueLength(q));
}
public static class SqQueue {
int[] base;
int front, rear;
}
}
总结
- 以上便是今天的复习内容了，记着判断队满、队空时要进行模运算。
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下期预告： 链队列