数据结构--循环队列

对于循环队列的练习

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 * 对于数据结构中的循环队列的练习
 * 本次练习主要是针对王道书上的内容进行简单练习
 * 本次练习的主要内容有 队列的初始化操作
 * 队列的判空和判断是否满了的操作
 * 入队、出队、获取队头元素以及获取队列中的所有的元素
 * 注意：本次练习将会采用三种方式来实现队列的判空和判满
 *       本次练习依然采用队尾指针指向队尾元素的下一个元素的方式
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#include "stdlib.h"
#include "stdio.h"

#define MAX_SIZE 10
typedef int ElemType;
typedef struct {
    ElemType data[MAX_SIZE];
    int front, rear;
} CircleQueue;

void showMenu();

bool initQueue(CircleQueue &circleQueue);

bool isEmptyQueueOne(CircleQueue &circleQueue);

bool isFullQueueOne(CircleQueue &circleQueue);

bool isEmptyQueueTwo(CircleQueue &circleQueue, int &count);

bool isFullQueueTwo(CircleQueue &circleQueue, int &count);

bool isEmptyQueueThree(CircleQueue &circleQueue, int &tag);

bool isFullQueueThree(CircleQueue &circleQueue, int &tag);

bool enQueue(CircleQueue &circleQueue,int value);

bool outQueue(CircleQueue &circleQueue, int &outValue);

bool getTopValue(CircleQueue &circleQueue,int &topValue);

void getValues(CircleQueue &circleQueue);

int main() {
    bool isExit = false;
    //定义队列
    CircleQueue circleQueue;
    while (!isExit) {
        showMenu();
        int option;
        scanf("%d", &option);
        switch (option) {
            case 1:
                //初始化队列
                if (initQueue(circleQueue)) {
                    printf("初始化队列成功\n");
                }
                break;
            case 2:
                //判断队列是否为空
                if(isEmptyQueueOne(circleQueue)){
                    printf("当前队列为空\n");
                }else{
                    printf("当前队列非空\n");
                }
                break;
            case 3:
                //入队
                printf("请输入要入队的元素");
                int value;
                scanf("%d", &value);
                if(enQueue(circleQueue,value)){
                    printf("入队成功\n");
                }else{
                    printf("入队失败\n");
                }
                break;
            case 4:
                //出队
                int outValue;
                if(outQueue(circleQueue,outValue)){
                    printf("出队成功 %d\n",outValue);
                }else{
                    printf("出队失败\n");
                }
                break;
            case 5: {
                //获取队头元素
                int topValue;
                if(getTopValue(circleQueue,topValue)){
                    printf("队头元素为 %d\n",topValue);
                }else{
                    printf("获取队头元素失败\n");
                }
                break;
            }
            case 6:
                //获取队中的所有的元素
                getValues(circleQueue);
                break;
            case 7:
                isExit = true;
                break;
            default:
                printf("输入错误请重新输入\n");
                break;
        }
    }
}

/**
 * 查看当前队列中的所有的元素
 */
 void getValues(CircleQueue &circleQueue){
     if(!isEmptyQueueOne(circleQueue)){
         printf("当前队列中的元素为 ");
         for (int i = circleQueue.front; i < circleQueue.rear; ++i) {
             printf(" %d",circleQueue.data[i]);
         }
         printf("\n");
     }
 }

/**
 * 查看对头的元素
 */
 bool getTopValue(CircleQueue &circleQueue,int &topValue){
     if(isEmptyQueueOne(circleQueue)){
         //队列为空
         return false;
     }
     topValue = circleQueue.data[circleQueue.front];
     return true;
 }

/**
 * 出队操作
 * 在进行出队操作的时候同样的需要考虑队列当前的存储情况
 * 如果队列为空的情况下则是不能够进行出队的操作
 * 当且仅当队列不为空的时候进行出队的操作
 *  同样的需要注意队头指针的移动 不再是 front++
 *  而是通过取余操作的进行队头指针的移动
 */
 bool outQueue(CircleQueue &circleQueue, int &outValue){
     if(!isFullQueueOne(circleQueue)){
         //队列不没有满，则进行入队的操作
         outValue = circleQueue.data[circleQueue.front];
         circleQueue.front = (circleQueue.front + 1) % MAX_SIZE;
         return true;
     }
     //队列已经满了则进行出队
    return false;
 }

/**
 * 入队操作
 * 注意：在进行入队操作的时候
 *      同样的需要对队列的存储情况进行判断
 *      当队列满了的时候不能进行入队的操作
 *      当队列没有满了的情况下可以进行入队的操作
 *
 *      对于队尾指针的移动同样也需要注意
 *      不再是以往的rear++的形式
 *      而是通过取余操作来移动队尾指针
 */
 bool enQueue(CircleQueue &circleQueue,int value){
     if(!isFullQueueOne(circleQueue)){
         //队列没有满,进行入队的操作
         circleQueue.data[circleQueue.rear] = value;
         circleQueue.rear = (circleQueue.rear + 1 ) % MAX_SIZE;
         return true;
     }
     //队列满了
     return false;
 }

/**
 * 判断队列是否为空和是否满了
 * 第一种方式：通过牺牲一个存储单元
 * 判断条件：队空 rear == front
 *          队满 front = (rear + 1) % MAX_SIZE
 */
bool isEmptyQueueOne(CircleQueue &circleQueue) {
    if (circleQueue.front == circleQueue.rear) {
        return true;
    }
    return false;
}

bool isFullQueueOne(CircleQueue &circleQueue) {
    if (circleQueue.front == (circleQueue.rear + 1) % MAX_SIZE) {
        return true;
    }
    return false;
}

/**
 * 判断队列时空还是满了
 * 第二种方式：设置一个计数器count，用来计算当前队列中的元素的个数
 *           出队时 count-- 入队时 count++
 *           通过判断count的数量来判断队列的存储情况
 *           这就需要设置全局变量count
 *           并且在出队和入队时使用count
 * 下面给出判断实列
 */
bool isEmptyQueueTwo(CircleQueue &circleQueue, int &count) {
    if (count == 0) {
        return true;
    }
    return false;
}

bool isFullQueueTwo(CircleQueue &circleQueue, int &count) {
    if (count == MAX_SIZE) {
        return true;
    }
    return false;
}

/**
 * 判断队空还是队满
 * 第三种方式：增加tag标识符
 *            当头指针和为指针指向同一个位置时
 *            通过判断tag来获取是出队信息还是入队信息
 *            其中 tag = 0 代表出队
 *                tag = 1 代表入队
 *            如果时出队导致的front == rear,则表明时当前队列一空
 *            如果是入队时导致front == rear，则表明队列满了
 */
bool isEmptyQueueThree(CircleQueue &circleQueue, int &tag) {
    if(circleQueue.front == circleQueue.rear && tag == 0){
        return true;
    }
    return false;
}

bool isFullQueueThree(CircleQueue &circleQueue, int &tag) {
    if(circleQueue.front == circleQueue.rear && tag == 1){
        return true;
    }
    return false;
}


/**
 * 初始化循环队列
 * 在初始化队列的过程中，一定将循环队列的队头和对队尾
 * 都指向数组的开始位置
 */
bool initQueue(CircleQueue &circleQueue) {
    circleQueue.rear = circleQueue.front = 0;
    return true;
}

void showMenu() {
    printf("    对于循环队列的操作\n");
    printf("1 初始化队列\n");
    printf("2 判断队列是否为空\n");
    printf("3 入队\n");
    printf("4 出队\n");
    printf("5 获取对头元素\n");
    printf("6 获取队列中的所有的元素\n");
    printf("请输入你的选择 ");
}