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循环队列的C语言实现

2024-09-19 10:08:15   214人阅读

　　生活中有很多队列的影子，比如打饭排队，买火车票排队问题等，可以说与时间相关的问题，一般都会涉及到队列问题；从生活中，可以抽象出队列的概念，队列就是一个能够实现“先进先出”的存储结构。队列分为链式队列和静态队列；静态队列一般用数组来实现，但此时的队列必须是循环队列，否则会造成巨大的内存浪费；链式队列是用链表来实现队列的。这里讲的是循环队列，首先我们必须明白下面几个问题

一、循环队列的基础知识

1.循环队列需要几个参数来确定

　　循环队列需要2个参数，front和rear

2.循环队列各个参数的含义

　　（1）队列初始化时，front和rear值都为零；

　　（2）当队列不为空时，front指向队列的第一个元素，rear指向队列最后一个元素的下一个位置；

　　（3）当队列为空时，front与rear的值相等，但不一定为零；

3.循环队列入队的伪算法

　　（1）把值存在rear所在的位置；

　　（2）rear=（rear+1）%maxsize ，其中maxsize代表数组的长度；

程序代码：

if(IsFullQueue(Q))
        return 0;
    else
    {
        Q->pBase[Q->rear]=val;
        Q->rear=(Q->rear+1)%Q->maxsize;
    }
    return 1;

4.循环队列出队的伪算法

 　　（1）先保存出队的值；

　　（2）front=（front+1）%maxsize ，其中maxsize代表数组的长度；

程序代码：

if(IsEmptyQueue(Q))
    {
        return 0;
    }
    else
    {
        *val=Q->pBase[Q->front];
        Q->pBase[Q->front]=0;
        Q->front=(Q->front+1)%Q->maxsize;
    }
    return 1;

5.如何判断循环队列是否为空

　　if（front==rear）

　　　　队列空；

　　else

  　　　队列不空

程序代码：

if(Q->front==Q->rear)    //判断是否为空
        return 1;
    else
        return 0;

6.如何判断循环队列是否为满

技术分享

    这个问题比较复杂，假设数组的存数空间为7，此时已经存放1，a，5,7,22,90六个元素了，如果在往数组中添加一个元素，则rear=front；此时，队列满与队列空的判断条件front=rear相同，这样的话我们就不能判断队列到底是空还是满了；

解决这个问题有两个办法：一是增加一个参数，用来记录数组中当前元素的个数；第二个办法是，少用一个存储空间，也就是数组的最后一个存数空间不用，当（rear+1）%maxsiz=front时，队列满。

程序代码：

if(Q->front==(Q->rear+1)%Q->maxsize)    //判断循环链表是否满，留一个预留空间不用
        return 1;
    else
        return 0;

附录：

queue.h文件代码：

#ifndef _QUEUE_SELF_H_
#define _QUEUE_SELF_H_

#include <stdint.h>

typedef struct queue
{
    uint16_t *pBase;
    int16_t front;    //指向队列第一个元素下标
    int16_t rear;    //指向队列最后一个元素的下一个元素的下标
    int16_t maxsize; //循环队列的最大存储空间
}QUEUE,*PQUEUE;

uint8_t CreateQueue(PQUEUE Q,int16_t maxsize);
uint8_t IsFullQueue(PQUEUE Q);
uint8_t IsEmptyQueue(PQUEUE Q);
uint8_t SendtoBackQueue(PQUEUE Q, uint16_t val);
uint8_t ReceivefromFrontQueue(PQUEUE Q, uint16_t *val);

#endif /* _QUEUE_SELF_H_ */

queue.c文件代码：

#include"queue_self.h"
#include "stdlib.h"

uint8_t CreateQueue(PQUEUE Q,int16_t maxsize)
{
    Q->pBase=(uint16_t *)malloc(sizeof(uint16_t)*maxsize);
    if(NULL==Q->pBase)
        exit(-1);        //退出程序

    Q->front=0;         //初始化参数
    Q->rear=0;
    Q->maxsize=maxsize;

    return 1;
}

uint8_t IsFullQueue(PQUEUE Q)
{
    if(Q->front==(Q->rear+1)%Q->maxsize)    //判断循环链表是否满，留一个预留空间不用
        return 1;
    else
        return 0;
}
uint8_t IsEmptyQueue(PQUEUE Q)
{
    if(Q->front==Q->rear)    //判断是否为空
        return 1;
    else
        return 0;
}
uint8_t SendtoBackQueue(PQUEUE Q, uint16_t val)
{
    if(IsFullQueue(Q))
        return 0;
    else
    {
        Q->pBase[Q->rear]=val;
        Q->rear=(Q->rear+1)%Q->maxsize;
    }
    return 1;
}

uint8_t ReceivefromFrontQueue(PQUEUE Q, uint16_t *val)
{
    if(IsEmptyQueue(Q))
    {
        return 0;
    }
    else
    {
        *val=Q->pBase[Q->front];
        Q->pBase[Q->front]=0;
        Q->front=(Q->front+1)%Q->maxsize;
    }
    return 1;
}

 

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