C语言数据结构——环形队列

队列都有两个指针，分别指向队头和队尾，用于出队入队

        这里使用顺序表来实现队列，设置头元素下标为front，指向队头，尾元素下标为rear，指向队尾的下一个节点。之所以不选择链表，是因为链表不便于查找队尾元素。要用链表实现也可以，但要么需要记录rear的前一个节点，要么就让rear指向队尾，在入队时插入rear->next

        

想要实现环形队列的难点在于如何实现循环和如何判空和判满

        1.实现循环

                顺序表采用对rear和front取模的方式，每次出队入队都分别front++和rear++，当front和rear超过队列最大容量capacity时，让他们%capacity，这样就实现了循环

        2.判空判满

        如果一个可放入n个数据的环形队列的capacity为n的话，一开始front == rear == 0，假设不入队一直出队，当队满时rear又循环到了0下标，此时front == rear == 0仍成立。

        这里有两种方法实现判空判满，第一种是设置size位，当size==0为空，size==capacity为满，但是每次更改front和rear时都需要更改size，虽然逻辑简单但是操作繁琐；第二种是多开辟一个位置，当front == rear为空，当（rear+1）%（capacity+1）== front则为满

        为什么是（rear+1）%（capacity+1）== front？

                首先，rear需要通过+1来判断是否等于front

                其次，假设capacity为4，那实际数组空间为5，下标为0,1,2,3,4，当rear==4，此时下标0,1,2,3中都有数据，rear的理论最大值为rear+1 == 5，要使rear+1 == 5 == 0就需要使5%5，如此%的右边就为rear的理论最大值，front同理

typedef struct {
    int* arr;
    //arr下标
    int front;
    int rear;
    //可存放元素个数
    int capacity;


} MyCircularQueue;



MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
    //动态开辟结构体
    MyCircularQueue* obj = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
    //设置容量
    obj->capacity = k;
    //动态开辟结构体中的数组，多开一个空间用于判满
    obj->arr = (int*)malloc(sizeof(int)*(obj->capacity+1));
    obj->front = obj->rear = 0;


    return obj;
}


bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    return obj->front == obj->rear;


}


bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
    return (obj->rear+1)%(obj->capacity+1) == obj->front;
}


bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    //当队列不满才插入
    if(!myCircularQueueIsFull(obj)){
        obj->arr[obj->rear] = value;
        obj->rear = (obj->rear+1)%(obj->capacity+1);
        return true;
    }else{
        return false;
    }
}


bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    //当队列不为空才删除
    if(!myCircularQueueIsEmpty(obj)){
        obj->front = (obj->front+1)%(obj->capacity+1);
        return true;
    }else{
        return false;
    }
}


int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
    //当队列不为空获取，队为空返回-1
    if(!myCircularQueueIsEmpty(obj)){
        return obj->arr[obj->front];
    }else{
        return -1;
    }
}


int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
        //当队列不为空获取，队为空返回-1
    if(!myCircularQueueIsEmpty(obj)){
        return obj->arr[(obj->rear+obj->capacity)%(obj->capacity+1)];
    }else{
        return -1;
    }
}



void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
    free(obj->arr);
    free(obj);
}