队列——顺序存储结构实现( 循环队列 - 不同指针指向)

0.概述
本文首先以思维导图介绍队列的基本知识，其次给出循环队列（顺序存储结构）首尾不同指针指向不同位置时，队列的判空和判满条件，最后给出三种不同指针指向的循环队列代码实现！

链式队列实现，请参考我的另一篇博客：队列——链式存储结构实现.

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1.基本知识

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2.不同指针指向，队列判空/判满条件

1. rear:指向队尾元素 front:指向队头元素前一个位置
（1）牺牲一个存储空间
（2）判空条件：front == rear
（3）判满条件：(rear+1)%MaxSize == front

2. rear:指向队尾下一个元素 front:指向队头元素
（1）牺牲一个存储空间
（2）判空条件：front == rear
（3）判满条件：(rear+1)%MaxSize == front

3. rear:指向队尾元素 front:指向队头元素 ——注意判空和判满条件
（1）牺牲一个存储空间
（2）判空条件：(rear+1)%MaxSize == front
（3）判满条件：(rear+2)%MaxSize == front

区别与联系
（1）上述三种指针指向的判空/判满条件均是牺牲一个存储空间，上述三种需要特别注意第三种的指针指向（可以通过画一个换装图好好体会）。
（2）均可以在结构体内增加 tag (标记上一步是入队还是出队操作，只有入队才会造成假溢出现象) 或 size（标记循环队列中存储数据元素的个数，以此用来区分队满和队空）
（3）基本入队、出队操作略有不同（具体见代码）

3.循环队列代码实现

1. rear:指向队尾元素 front:指向队头元素前一个位置

#include
using namespace std;

//rear:指向队尾元素	front:指向队头元素前一个位置 

#define MaxSize 3
typedef struct{
	int data[MaxSize];
	int front;		//队头指针 
	int rear;		//队尾指针 
}CriQueue; 

//0.初始化
void InitQueue(CriQueue &Q){
	//牺牲一个存储空间		
	//rear:指向队尾元素	front:指向队头元素前一个位置 
	//判空条件：front==rear
	//判满条件：(rear+1)%MaxSize==front 
	Q.front=0;
	Q.rear=0;
} 

//1.入队操作
bool EnQueue(CriQueue &Q,int x){
	if((Q.rear+1)%MaxSize==Q.front){	//	判断队列是否满 
	cout<<"队列已满！"<<endl; 
		return false;
	}
	Q.rear=(Q.rear+1)%MaxSize;	//	向下一个存储单元移动 
	Q.data[Q.rear]=x;		//存值 
	return true;
} 

//2.出队操作
bool DeQueue(CriQueue &Q,int &x){
	if(Q.front==Q.rear){	//	判断队列是否为空 
	cout<<"队列为空！"<<endl; 
		return false;
	}
	x=Q.data[Q.front+1];	//取值 
	Q.front=(Q.front+1)%MaxSize;	//	向下一个存储单元移动 
	return true; 
} 

//3.获取队头元素
bool GetHead(CriQueue &Q,int &x){
	if(Q.front==Q.rear){	//	判断队列是否为空 
	cout<<"队列为空！"<<endl; 
		return false;
	}
	x=Q.data[Q.front+1];
	return true;
} 

//主程序 
int main(){
	
	CriQueue Q;
	
	InitQueue(Q);
	int x;
	
	//1.入队 获取队头
	if(EnQueue(Q,8)){
		if(GetHead(Q,x)){
			cout<<"队头元素："<<x<<endl;
		}
	} 
	EnQueue(Q,9);
	EnQueue(Q,10);
	 
	 //2.出队 
	 if(DeQueue(Q,x)){
	 	cout<<"出队元素："<<x<<endl;
	 } 
	 
	if(GetHead(Q,x)){
			cout<<"队头元素："<<x<<endl;
	}
	
	return 0;
} 

2. rear:指向队尾下一个元素 front:指向队头元素

#include
using namespace std;

//rear:指向队尾下一个元素	front:指向队头元素 
	
#define MaxSize 3
typedef struct{
	int data[MaxSize];
	int front;		//队头指针 
	int rear;		//队尾指针 
}CriQueue; 

//0.初始化
void InitQueue(CriQueue &Q){
	//牺牲一个存储空间		
	//rear:指向队尾下一个元素	front:指向队头元素 
	//判空条件：front==rear
	//判满条件：(rear+1)%MaxSize==front 
	Q.front=0;
	Q.rear=0;
} 

//1.入队操作
bool EnQueue(CriQueue &Q,int x){
	if((Q.rear+1)%MaxSize==Q.front){	//	判断队列是否满 
	cout<<"队列已满！"<<endl; 
		return false;
	}
	Q.data[Q.rear]=x;	//存值 
	Q.rear=(Q.rear+1)%MaxSize;	//	向下一个存储单元移动 	
	return true;
} 

//2.出队操作
bool DeQueue(CriQueue &Q,int &x){
	if(Q.front==Q.rear){	//	判断队列是否为空 
	cout<<"队列为空！"<<endl; 
		return false;
	}
	x=Q.data[Q.front];	//取值 
	Q.front=(Q.front+1)%MaxSize;	//	向下一个存储单元移动 
	return true; 
} 

//3.获取队头元素
bool GetHead(CriQueue &Q,int &x){
	if(Q.front==Q.rear){	//	判断队列是否为空 
	cout<<"队列为空！"<<endl; 
		return false;
	}
	x=Q.data[Q.front];
	return true;
} 

//主程序 
int main(){
	
	CriQueue Q;
	
	InitQueue(Q);
	int x;
	
	//1.入队 获取队头
	if(EnQueue(Q,8)){
		if(GetHead(Q,x)){
			cout<<"队头元素："<<x<<endl;
		}
	} 
	EnQueue(Q,9);
	EnQueue(Q,10);
	 
	 //2.出队 
	 if(DeQueue(Q,x)){
	 	cout<<"出队元素："<<x<<endl;
	 } 
	 
	if(GetHead(Q,x)){
			cout<<"队头元素："<<x<<endl;
	}
	
	return 0;
} 

3.rear:指向队尾元素 front:指向队头元素 ——注意判空和判满条件

#include
using namespace std;

//rear:指向队尾元素	front:指向队头元素 ——注意判空和判满条件 
#define MaxSize 3
typedef struct{
	int data[MaxSize];
	int front;		//队头指针 
	int rear;		//队尾指针 
}CriQueue; 

//0.初始化
void InitQueue(CriQueue &Q){
	//牺牲一个存储空间		
	//rear:指向队尾元素	front:指向队头元素 
	//判空条件：(rear+1)%MaxSize==front 
	//判满条件：(rear+2)%MaxSize==front 
	Q.front=0;
	Q.rear=MaxSize-1;
} 

//1.入队操作
bool EnQueue(CriQueue &Q,int x){
	if((Q.rear+2)%MaxSize==Q.front){	//	判断队列是否满 
	cout<<"队列已满！"<<endl; 
		return false;
	}
	Q.rear=(Q.rear+1)%MaxSize;	//	向下一个存储单元移动 
	Q.data[Q.rear]=x;	//存值 	
	return true;
} 

//2.出队操作
bool DeQueue(CriQueue &Q,int &x){
	if((Q.rear+1)%MaxSize==Q.front){	//	判断队列是否为空 
	cout<<"队列为空！"<<endl; 
		return false;
	}
	x=Q.data[Q.front];	//取值 
	Q.front=(Q.front+1)%MaxSize;	//	向下一个存储单元移动 
	return true; 
} 

//3.获取队头元素
bool GetHead(CriQueue &Q,int &x){
	if((Q.rear+1)%MaxSize==Q.front){	//	判断队列是否为空 
	cout<<"队列为空！"<<endl; 
		return false;
	}
	x=Q.data[Q.front];
	return true;
} 

//主程序 
int main(){
	
	CriQueue Q;
	
	InitQueue(Q);
	int x;
	
	//1.入队 获取队头
	if(EnQueue(Q,8)){
		if(GetHead(Q,x)){
			cout<<"队头元素："<<x<<endl;
		}
	} 
	EnQueue(Q,9);
	EnQueue(Q,10);
	 
	 //2.出队 
	 if(DeQueue(Q,x)){
	 	cout<<"出队元素："<<x<<endl;
	 } 
	 
	if(GetHead(Q,x)){
			cout<<"队头元素："<<x<<endl;
	}
	
	return 0;
}