C语言数据结构———循环队列(静态数组实现方式)
一、队列
队列是一种先进先出操作受限的线性表结构。它只允许从队尾插入，也叫入队；只允许从队首删除，也叫出队。
二、队列分类
链式队列 —— 用链表实现的队列
顺序队列 —— 用数组实现的队列。数组可为静态数组或动态数组，顺序队列通常必须为循环队列。
注意：
循环队列是解决顺序队列内存空间利用率最大化的一种解决方案。
顺序队列
循环队列
三、队列类型定义
#define QUEUE_ZISE 6//队列长度
typedef struct Queue
{
int qFront;//队首
int qRear;//队尾
int BasicArr[QUEUE_ZISE];//队列数据
}Queue, * pQueue;
//Queue 等效于 struct Queue
//pQueue 等效于 struct Queue *
四、循环队列初始化
队首和队尾相等且为零，则已为循环队列初始阿虎。
如下图所示：
//初始化队列
void InitQueue(pQueue queue)
{
queue->qFront = 0;
queue->qRear = 0;
printf("队列初始化成功......\r\n");
printf("队列总长度 : %d\r\n", (QUEUE_ZISE - 1));
printf("队首 : %d\r\n", queue->qFront);
printf("队尾 : %d\r\n", queue->qRear);
}
五、判断队列是否为空
若队首和队尾相等，则表示队列为空。当队列为空时出队无效。
如下图所示：
//队列是否为空
bool IsEmptyQueue(pQueue queue)
{
if (queue->qFront == queue->qRear)//队首等于队尾
return true;
else
return false;
}
六、判断队列是否已满
若队尾下一个数据为队首数据，则说明队列已满，当队列已满时入队无效。
注意：
队列真正使用长度为队列长度减一，这使得顺序队列内存空间利用率最大化。
如下图所示：
//队列是否为满
bool IsFullQueue(pQueue queue)
{
//队尾下个数据为队首
if (((queue->qRear + 1) % QUEUE_ZISE) == queue->qFront)
return true;
else
return false;
}
七、循环队列数据入队
将数据存入对队尾代表的存储空间，然后队尾指向下个存储空间。
注意:
1.只允许从队尾入队(队列未满)。
2.循环队列计算下个入队存储空间为：(队尾 + 1 ) % 队列长度
如下图所示：
//入队
void EnterQueue(pQueue queue, int vale)
{
if (IsFullQueue(queue))
{
printf("队列已满，入队失败......\r\n");
return;
}
//从队尾入队
queue->BasicArr[queue->qRear] = vale;//入队数据
queue->qRear = (queue->qRear + 1) % QUEUE_ZISE;//队尾移向下个位置
printf("入队成功！入队值为：%d ----> ", vale);
printf("队首: %d 队尾: %d\r\n", queue->qFront, queue->qRear);
}
八、循环队列数据出队
将队首代表的存储空间数据输出，然后队首指向下一个存储空间。
注意:
1.只允许从队首出队(队列非空)。
2.循环队列计算下个出队存储空间为：(队出 + 1 ) % 队列长度
如下图所示：
//出队
int OutQueue(pQueue queue)
{
int out = 0;
if (IsEmptyQueue(queue))
{
printf("队列已空，出队失败......\r\n");
return out;
}
out = queue->BasicArr[queue->qFront];//出队值
queue->qFront = (queue->qFront + 1) % QUEUE_ZISE;//指向下一个出队值
printf("出队成功！出队值为：%d ----> ", out);
printf("队首: %d 队尾: %d\r\n", queue->qFront, queue->qRear);
return out;
}
九、显示队列数据
输出显示队列中所有数据。从队首开始直到队尾结束的所有数据。
//显示队列数据
void ShowQueue(pQueue queue)
{
int cur = 0;
if (IsEmptyQueue(queue))
{
printf("队列为空，显示失败......\r\n");
return;
}
printf("队列数据: ");
cur = queue->qFront;
while (cur != queue->qRear)
{
printf("%d ", queue->BasicArr[cur]);
cur = (cur + 1) % QUEUE_ZISE;
}
printf("\r\n");
}
十、获取队列使用空间
从队首到队尾的所有数据个数为队列使用空间数。
//队列使用空间
int CountQueue(pQueue queue)
{
int cur = 0;
int len = 0;
cur = queue->qFront;
while (cur != queue->qRear)
{
len++;
cur = (cur + 1) % QUEUE_ZISE;
}
printf("队列使用空间 : %d\r\n", len);
return len;
}
十一、获取队列剩余空间
队列长度减一，再减去队列使用空间数，就等于列剩余空间 。即：
队列剩余空间 = 队列长度 - 1 - 队列使用空间
//队列剩余空间
int ResidueQueue(pQueue queue)
{
int len = 0;
int cur = 0;
int res = 0;
cur = queue->qFront;
while (cur != queue->qRear)
{
len++;
cur = (cur + 1) % QUEUE_ZISE;
}
res = QUEUE_ZISE - 1 - len;
printf("队列剩余空间 : %d\r\n", res);
return res;
}
十二、代码验证演示
void main(void)
{
Queue queue;
InitQueue(&queue);//初始化队列
printf("\r\n");
EnterQueue(&queue, 10);//入队
EnterQueue(&queue, 20);
EnterQueue(&queue, 30);
EnterQueue(&queue, 40);
EnterQueue(&queue, 50);
CountQueue(&queue);//队列使用空间
ResidueQueue(&queue);//队列剩余空间
ShowQueue(&queue);//显示队列数据
printf("\r\n");
OutQueue(&queue);//出队
OutQueue(&queue);
OutQueue(&queue);
CountQueue(&queue);//队列使用空间
ResidueQueue(&queue);//队列剩余空间
ShowQueue(&queue);//显示队列数据
printf("\r\n");
while (1);
}
十三、运行结果
队列初始化成功......
队列总长度 : 5
队首 : 0
队尾 : 0
入队成功！入队值为：10 ----> 队首: 0 队尾: 1
入队成功！入队值为：20 ----> 队首: 0 队尾: 2
入队成功！入队值为：30 ----> 队首: 0 队尾: 3
入队成功！入队值为：40 ----> 队首: 0 队尾: 4
入队成功！入队值为：50 ----> 队首: 0 队尾: 5
队列使用空间 : 5
队列剩余空间 : 0
队列数据: 10 20 30 40 50
出队成功！出队值为：10 ----> 队首: 1 队尾: 5
出队成功！出队值为：20 ----> 队首: 2 队尾: 5
出队成功！出队值为：30 ----> 队首: 3 队尾: 5
队列使用空间 : 2
队列剩余空间 : 3
队列数据: 40 50
