数据结构_队列：从普通队列到循环（circular）队列

2024-05-13 09:17:13

队列：从普通队列到循环队列

队列的定义：
队列（queue）是允许在一端进行插入操作，在另一端进行删除操作的线性表。允许插入的一端称为队尾（rear），允许删除的一端称为队头（front）。插入操作称为入队或进队（enqueue），删除操作称为出队或离队（dequeue）。
队列的主要特点是“先进先出”，因此也称为先进先出表。
如：在饭堂某个窗口排队打饭的若干个同学，就可以看成是一个队列。

实现

因为队列也是线性表的一种，因此可以采用顺序存储结构或链式存储结构实现。

1. 顺序表实现

1.普通的队列
普通队列的类型声明：

typedef struct
{ElemType data[MaxSize];int front, rear;
}

其中设置两个指针front和rear，分别用来指向队头和队尾。初始时front = rear = -1。元素进队时，rear向上移动，指向新进队元素；元素出队时，front向上移动，指向刚刚出队的元素，显然当front = rear时队列为空。当rear = 数组长度 - 1的时候队列满。
这样的队列会造成假溢出的问题，即当第一次队满后再出队元素，rear仍然指向数组的最后一个元素，表现为队满，而实际上队列因出队元素有空位置。

2. 使用循环队列
为了解决假溢出问题，考虑将队列的首尾相连，使用模运算实现。
具体操作是：首尾指针采用循环增1的方法移动
队尾指针移动：rear = (rear + 1) % MaxSize;
队首指针移动：front = (front + 1) % MaxSize;
判断队满：(rear + 1) % MaxSize == front;
判断队空：front == rear;

2. 链表实现

数据结点使用单链表结构，另外定义一个结点类型，其包含队首和队尾指针，因为是链式存储结构，所以不考虑队满的情况。
因为当队列中有一个元素时，front和rear指向同一元素，所以判断队空的代码应为：

rear == NULL;
//或：
front == NULL;

两个结点类型的声明如下：

//队列元素结点
typedef struct node
{ElemType data;struct node *next;
}LQueueNode;

//首尾指针结点
typedef struct
{LQueueNode *front;LQueueNode *rear;
}LinkQueue;

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