(力扣)循环队列的实现与详解(C语言)
循环队列是一种线性数据结构,其操作表现基于FIFO(先进先出)原则,并且队尾被连接在队首之后以形成一个循环。它也被称之为“环形缓冲器”。
循环队列的一个好处是我们可以利用这个队列之前用过的空间,在普通队列里,一旦一个队列满了,我们就不能插入下一个元素,即是在队列前面仍有空间。但是在使用循环队列,我们能使用这些空间去存储新的值。
如图所示,可以形象的理解为这样的队列。
但我们在实现循环队列的时候,可以用数组实现,也可以用链表来实现,那我们接下来就先试试怎么用数组来实现这个循环队列。
此时我们设计了一个数组,并且预先规定数组的大小。这时候,我们把数组的大小定义为4。这也是我们必须要做的。当是空队列的时候,队列头和队列尾都在同一个位置,比如都在数组的0位置。下图使我们插入一个数据看看。
当我们在rear的位置插入1的时候,rear++了,同样的,加更多的数据也是一样的。
但如果我们再往后插入数据,那我们怎么办呢,是不是满了,rear的下标怎么到front的位置呢。
从这个图中我们可以看出,当rear和front相等时,他们好像是满了,我们能不能以这个条件来判断它是不是满了呢?我们先思考下,后面我们在说,接下来我们再来看下,怎么从rear=3,突然就到0了,那我们是不是可以想到%这个操作数,(rear+1)%k;k为我们的数组的大小。
现在我们解决了这个问题,但能不能用front和rear相等来判断数组满了呢?接下来在画一个图,看看行不行。
这样好像不太行,好像空的也就是这样
那我们怎么做呢?现在有一个办法,就是我们比要存的数据多开一个空间。如图:
如果我们在rear的下一个结点与Front相等,那就是满了,所以,我们接下来就来上程序:
typedef struct //建一个结构体
{
int*a;//数据存放到这数组里
int k;//存放数据的大小
int front;
int rear;
} MyCircularQueue;
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj);//判断队列是不是为空
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj);//判断队列是不是为满
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k)//创建结构,并初始化
{
MyCircularQueue*q = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
q->a = (int*)malloc(sizeof(int)*(k + 1));
q->front = q->rear = 0;
q->k = k;
return q;
}
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value)
{
if (myCircularQueueIsFull(obj))
{
return false;
}
obj->a[obj->rear] = value;
++obj->rear;
obj->rear %= (obj->k + 1);//判断如果不%的话是不是会数组的长度,如果超出了,%下让它回到0的位置
return true;
}
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj)
{
if (myCircularQueueIsEmpty(obj))
{
return false;
}
++obj->front;
obj->front %= (obj->k + 1);//防止它超出数组的长度,同时也为了让它循环
return true;
}
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj)
{
if (myCircularQueueIsEmpty(obj))
{
return -1;
}
return obj->a[obj->front];
}
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj)
{
if (myCircularQueueIsEmpty(obj))
{
return -1;
}
//int i=(obj->rear+obj->k)%(obj->k+1);
//return obj->a[i];
if (obj->rear == 0)
{
return obj->a[obj->k];
}
else
{
return obj->a[obj->rear - 1];
}
}
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj)
{
return obj->front == obj->rear;
}
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj)
{
return (obj->rear + 1) % (obj->k + 1) == obj->front;//同样的,防止加1后,不能回到起始位置
}
void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj)
{
free(obj->a);
free(obj);
}