数据结构与算法 —— 循环队列（含makefile）

一. 循环队列的引入

上一篇博客总结了队列的链式存储，队列还有一种存储方式那就是顺序存储，大致是这样：

rear总是指向队列中可用的位置，当有新元素插入队列，则rear++，但是会存在这么一种情况，因为使用的顺序存储结构，队列的长度是固定的，必然会有队列已满的状态，然而，加入此时队列头有元素出队，那么就会有下面这种情况：

这时，就出现了明明队列没满，但是已经无法在添加新元素的情况，称之为假溢出，所以，引入循环队列：

二. 原理演示

• 添加元素5，rear++
  
• 添加元素8
  
• 输出5，front++
  
• 队满
  
  通常留一个位置来存放尾指针，避免了队空与队满的条件都是rear==front从而无法判断的问题，
  则队满：(rear+1) % MAXSIZE == front;

三. 定义

#define ElemType int 
#define MAXSIZE 100

typedef struct
{
    ElemType *base;  //存放基地址

    int front;
    int rear;
}CycleQueue;     

在这里，base用来保存循环队列的起始地址，也可以用数组的形式，这里采用指针，后续通过malloc函数从堆中分配地址。

四. 代码清单

• CycleQueue.h

#ifndef  _CYCLEQUEUE_H_
#define  _CYCLEQUEUE_H_

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

#define ElemType int 
#define MAXSIZE 11

typedef struct
{
    ElemType *base;  //存放基地址

    int front;
    int rear;
}CycleQueue;
/* 初始化队列 */
void InitQueue(CycleQueue *q);

/* 插入元素 */
void InsertQueue(CycleQueue *q,ElemType e);

/* 出列 */
void DeleteQueue(CycleQueue *q,ElemType *e);

#endif   /* ----- #ifndef _CYCLEQUEUE_H_  ----- */

• CycleQueue.c

#include "CycleQueue.h"

void InitQueue(CycleQueue *q)
{
    q->base = (ElemType *)malloc(MAXSIZE * sizeof(ElemType));
    if(!q->base)
        exit(0);
    q->front = q->rear = 0;
}

void InsertQueue(CycleQueue *q,ElemType e)
{
    if((q->rear+1) % MAXSIZE == q->front)
    {
        printf("队列已满\n");
        return;
    }


    q->base[q->rear] = e;
    q->rear = (q->rear+1) % MAXSIZE;
}

void DeleteQueue(CycleQueue *q,ElemType *e)
{
    if(q->front == q->rear)
    {
        printf("队列为空\n");
        return;
    }

    *e = q->base[q->front];
    q->front = (q->front+1) % MAXSIZE;
}

• 随便写的一个main.c

#include "CycleQueue.h"

int main(int argc,char **argv)
{
    int i,temp;
    CycleQueue Que;

    InitQueue(&Que);
    DeleteQueue(&Que,&temp);
    for(i=1; i<=10; i++)
    {
        InsertQueue(&Que,i);
    }

    for(i=1; i<=10; i++)
    {
        DeleteQueue(&Que,&temp);
        printf("获取到元素：%d \n",temp);
    }

    return 0;
}

• makefile

CC = gcc

main: CycleQueue.o main.c
    $(CC) main.c CycleQueue.o -o main 

CycleQueue.o: CycleQueue.c
    $(CC) -c CycleQueue.c

clean:
    rm *.o main
~               

五. 运行程序

今天的博客就写到这了，如果有错误的地方，还望指出！