python循环队列

1.循环队列简介：

循环队列是一种队列的实现方式，它可以避免队列空间的浪费。循环队列的特点是队列的末尾连接到队列的开头，形成一个循环。这样当队列尾部元素达到队列的最大容量时，新的元素可以循环地放入队列的开头。这种设计使得循环队列可以在一定程度上实现队列的循环利用，提高了队列的空间利用率。

2.队列及循环队列定义：

队列是一种先进先出的线性表，简称FIFO。允许插入的一端称为队尾，允许删除的一端称为队头，如下图所示。

 

普通的顺序队列我们设置队头指针（front）和队尾指针(rear)来描述队列里的数据存储位置。初始两个指针都指向0号元素，如下图所示。

当入队时，rear指针向尾部移动，front指针则依旧指向首元素，如下图所示。

 当出队时，front指针向下一个元素移动，释放出队元素，尾指针不变，入下图所示。

这就是所谓的队列“假溢出”现象，所造成得空间浪费，所以我们需要使用循环队列来解决。所谓循环队列，就是将队列的头尾相接，这样就不会出现上述问题。

但是由于rear指针相当于头指针，是不指向元素的，所以我们实际的元素数量要比队列空间少一个，如下图所示，队列总长度为6，实际元素个数为5个，还有一个被rear指针使用。

3.循环队列代码：

# 队空条件：rear = fornt
# 队满条件：(rear+1)%MaxSize == front(零位置没放元素)
# 元素进队：rear = (rear+1)%MaxSize
# 元素出队：front = (front+1)%MaxSize
MaxSize = 5
class CircleQueue:  # 循环队列
    """若只剩下一个空位置，该循环列表锁定，不能再加，但其优势在于可边删边加（剩两个及以上空位时），避免了假溢出"""
    def __init__(self):
        self.data = [None] * MaxSize  # 初始空间
        self.front = 0
        self.rear = 0
    def push(self, e):  # 元素e进队
        assert (self.rear + 1) % MaxSize != self.front  # 判断队满
        self.rear = (self.rear + 1) % MaxSize
        self.data[self.rear] = e
    def is_empty(self):  # 判断队空
        return self.rear == self.front
    def pop(self):  # 元素出队
        assert not self.is_empty()  # 先判断是否为空
        self.front = (self.front + 1) % MaxSize
        return self.data[self.front]
    def gethead(self):  # 获取头元素
        assert not self.is_empty()
        return self.data[(self.front + 1) % MaxSize]
    def getsize(self):  # 获取队列长度，在front下标小于rear时，size可以直接用rear-front获取，但是如果边删边加，导致rear小于front，此方法出错
        return (self.rear - self.front + MaxSize) % MaxSize #该式满足上叙所有情况
    def dispaly(self):
        q=self.front
        if self.front !=self.rear: #判断队空
            for i in range(self.getsize()):
                q = (q+1)%MaxSize #符合两种情况的式子
                print(self.data[q], end=",")
        else:c
            return None

    def pushk(qu, k, e):
        n = qu.getsize()
        if k < 1 or k > n + 1:  #k必须正常
            return False
        if k <= n:
            for i in range(1, n + 1):  #边删边进
                if i == k:  #插个队，它插完，后面的再边删边进
                    qu.push(e)
                x = qu.pop()
                qu.push(x)
        e1se: qu.push(e)
        return True
    def popk(qu, k):
        n = qu.getsize()
        assert 1 <= k <= n
        for i in range(1, n + 1):  #和上面的思想一样
            x = qu.pop()
            if i != k:
                qu.push(x)
            else:
                e = x  # 取第k个出队的元素
        return e

if __name__=="__main__":
    hh = CircleQueue()
    # print(hh.is_empty())
    # hh.push(0)
    # hh.push(1)
    # hh.push(2)
    # hh.push(3)
    # print(hh.getsize())
    # hh.dispaly()
# True
# 4
# 0, 1, 2, 3,
# Process
# finished
# with exit code 0
#当rear