循环队列
循环队列:具有队头指针和队尾指针,指示队列元素所在的位置,避免删除元素时移动大量元素。
循环队列特性:
- 只能队尾插入元素、在队头删除元素。
- 先进先出(First In First Out)的线性表,先进入的元素出队,后进入的元素才能出队。
优点:
- 相比普通的队列,元素出队时无需移动大量元素,只需移动头指针。
- 适合处理用户排队等待的情况。
缺点:
- 需要预先分配大量存储空间。
时间复杂度
- 读取时的时间复杂度为O(1)。
- 插入、删除时的时间复杂度为O(1)。
实现代码如下:
// 队列(循环队列) #include <stdio.h> #define OK 1 // 执行成功 #define ERROR 0 // 执行失败 #define TRUE 1 // 返回值为真 #define FALSE 0 // 返回值为假 #define MAXSIZE 20 // 存储空间初始分配大小 typedef int Status; // 函数返回结果类型 typedef int ElemType; // 元素类型 // 循环队列的顺序存储结构 typedef struct { ElemType data[MAXSIZE]; // 存储队列元素 int front; // 头指针 int rear; // 尾指针 } SqQueue; /** * 初始化队列 * @param Q 队列 * @return 执行状态 */ Status InitQueue(SqQueue *Q) { Q->front = Q->rear = 0; return OK; } /** * 清空队列 * @param Q 队列 * @return 执行状态 */ Status ClearQueue(SqQueue *Q) { Q->front = Q->rear = 0; return OK; } /** * 判断队列是否为空 * @param Q 队列 * @return 队列是否为空 */ Status QueueEmpty(SqQueue Q) { // 头指针等于尾指针,队列为空 if (Q.front == Q.rear) { return TRUE; } else { return FALSE; } } /** * 获取队列长度 * @param Q 队列 * @return 队列长度 */ int QueueLength(SqQueue Q) { return (Q.rear - Q.front + MAXSIZE) % MAXSIZE; } /** * 获取队列头元素 * @param Q 队列 * @param e 存储头元素值 * @return 执行状态 */ Status GetHead(SqQueue Q, ElemType *e) { // 队列为空,获取失败 if (Q.front == Q.rear) { return ERROR; } *e = Q.data[Q.front]; // 将队列头元素存储到元素e中 return OK; } /** * 在队列的队尾处插入元素 * @param Q 队列 * @param e 插入元素值 * @return 执行状态 */ Status EnQueue(SqQueue *Q, ElemType e) { // 队列满时,插入失败 if ((Q->rear + 1) % MAXSIZE == Q->front) { return ERROR; } Q->data[Q->rear] = e; // 在队尾处插入元素e // 队尾指针向后移动,若到最后则转向数组头部 Q->rear = (Q->rear + 1) % MAXSIZE; return OK; } /** * 删除队头元素 * @param Q 队列 * @param e 存储出队元素的值 * @return 执行状态 */ Status DeQueue(SqQueue *Q, ElemType *e) { // 队满时,出队失败 if (Q->front == Q->rear) { return ERROR; } *e = Q->data[Q->front]; // 将队列头元素存储到元素e中 // 队头指针向后移动,若到最后则转向数组头部 Q->front = (Q->front + 1) % MAXSIZE; return OK; } /** * 打印单个元素 * @param e 元素值 * @return 执行状态 */ Status visit(ElemType e) { printf("%d ", e); return OK; } /** * 遍历队列中的元素 * @param Q 队列 * @return 执行状态 */ Status QueueTravel(SqQueue Q) { int i; // 用于遍历元素的下标 i = Q.front; // 指向队头指针 printf("[ "); // 当指针不等于队尾指针 while (i != Q.rear) { visit(Q.data[i]); // 打印单个元素的值 i = (i + 1) % MAXSIZE; // 获取下个元素的下标 } printf("]\n"); return OK; } int main() { Status status; // 执行状态 int i = 0, j; ElemType e; // 元素值 SqQueue Q; // 队列 /*** 初始化队列 ***/ InitQueue(&Q); // 初始化队列 printf("初始化队列后,队列是否为空?%s\n", QueueEmpty(Q) == TRUE ? "是" : "否"); /*** 向队列中插入10个元素 ***/ for (j = 1; j <=10; ++j) { EnQueue(&Q, j); // 将元素j插入队列 } printf("插入10个元素后队列的值为:"); QueueTravel(Q); // 遍历队列 printf("队列的长度为:%d\n", QueueLength(Q)); // 获取队列长度 printf("插入10个元素后,队列是否为空?%s\n", QueueEmpty(Q) == TRUE ? "是" : "否"); /*** 删除队列中的五个元素,并打印对应的值 ***/ printf("开始删除元素:\n"); for (j = 0; j < 5; ++j) { DeQueue(&Q, &e); // 删除队头元素,将值存到e中 printf("元素%d出队\n", e); } printf("5个元素出队后,队列中的值为:"); QueueTravel(Q); // 遍历队列 printf("队列的长度为:%d\n", QueueLength(Q)); // 获取队列长度 /*** 获取队列头元素的值 ***/ status = GetHead(Q, &e); // 获取队列头元素 if (status) { printf("队列头元素为:%d\n", e); } /*** 清空队列元素 ***/ ClearQueue(&Q); // 清空队列元素 printf("清空队列后,队列是否为空:%s\n", QueueEmpty(Q) == TRUE ? "是" : "否"); printf("队列中的元素为:"); QueueTravel(Q); // 遍历元素 return 0; }