C++数据结构——顺序队列（基本代码实现与案例）

Posted 2021-06-29 eyes++

一：顺序队列的基本概念

顺序队列的结构（会出现假溢出现象）：
循环队列的结构：

队满判断：

循环队列的基本代码实现：

#include<iostream>
using namespace std;

enum error_code{
	success,overflow,underflow
};

class queue{
	public:
		queue(int len);
		bool empty()const;
		bool full()const;
		int getCount()const;
		error_code get_front(int &x)const;
		error_code append(const int x);
		error_code serve();
	private:
		int count, maxlen;
		int front, rear;
		int *data = new int[maxlen];
};

queue::queue(int len){
	count = 0;
	maxlen = len;
	front = rear = 0;
}

bool queue::empty()const{
	return count == 0;
	//等价于 return front == rear 
}

bool queue::full()const{
	if(count == maxlen - 1) return true;
	return false;
	//等价于 return(rear + 1) % maxlen == front;
}

int queue::getCount()const{
	return count;
}

error_code queue::get_front(int &x)const{
	if(empty()) return underflow;
	x = data[(front + 1) % maxlen];
	return success;
}

error_code queue::append(const int x){
	if(full()) return overflow;
    rear = ( rear + 1 ) % maxlen;
    data[rear] = x;
	count ++;
	return success;
}

error_code queue::serve(){
	if(empty()) return underflow;
	front = ( front + 1 ) % maxlen;
	count --;
	return success;
}

bool ReferenceError(error_code a){
	if(a == overflow){
		cout << "overflow!" << endl;
		return false;
	}
	if(a == underflow){
		cout << "underflow!" << endl;
		return false;
	}
	return true;
}

int main()
{
	int len, front;
	cin >> len;
	queue q(len); //初始化类，输入循环队列最大长度
	for(int i = 0; i < 10; i++)
	    q.append(i);
	for(int i = 0; i < 5; i++)
	    q.serve();
	ReferenceError(q.get_front(front));
	cout << front << endl;
	cout << q.getCount() << endl;
	
	return 0;
}

二：顺序队列的使用

• 案例一(周末舞会)：周末舞会上，男士们和女士们进入舞厅时，各自排成一队，跳舞开始时，依次从男队和女队的对头上各出一人配成舞伴，规定每个舞曲只能有一对跳舞者，若两队初始人数不相同，则较长的那一队中未配对者等待下一轮舞曲，现用程序模拟舞伴配对问题。
• 案例二(杨辉三角)：用队列计算并打印杨辉三角前n行。
• 案例三（酒桌文化）：n个人围成一个圆桌，按照顺时针的顺序1， 2，…， n进行编号，某一个人开始报一个数字，然后顺时针的下一个人会报数+1，当某个人报的数字含有一或是七的倍数时，这个人退出游戏，其他人接着报数，直到剩下一个人。输入n, m, t,其中m代表开始报数的人的编号，t表示开始报数的人报出的数字是t，然后接下来有n行，是这n个人的名字，求最后一个人的名字。

#include<iostream>
using namespace std;

enum error_code{
	success,overflow,underflow
};

class queue{
	public:
		queue(int len);
		bool empty()const;
		bool full()const;
		int getCount()const;
		error_code get_front(int &x)const;
		error_code append(const int x);
		error_code serve();
	private:
		int count, maxlen;
		int front, rear;
		int *data = new int[maxlen];
};

queue::queue(int len){
	count = 0;
	maxlen = len;
	front = rear = 0;
}

bool queue::empty()const{
	return count == 0;
	//等价于 return front == rear 
}

bool queue::full()const{
	if(count == maxlen - 1) return true;
	return false;
	//等价于 return(rear + 1) % maxlen == front;
}

int queue::getCount()const{
	return count;
}

error_code queue::get_front(int &x)const{
	if(empty()) return underflow;
	x = data[(front + 1) % maxlen];
	return success;
}

error_code queue::append(const int x){
	if(full()) return overflow;
    rear = ( rear + 1 ) % maxlen;
    data[rear] = x;
	count ++;
	return success;
}

error_code queue::serve(){
	if(empty()) return underflow;
	front = ( front + 1 ) % maxlen;
	count --;
	return success;
}

bool ReferenceError(error_code a){
	if(a == overflow){
		cout << "overflow!" << endl;
		return false;
	}
	if(a == underflow){
		cout << "underflow!" << endl;
		return false;
	}
	return true;
}

// 周末舞会
void danceInWeek()
{
	cout << "周末舞会问题！" << endl;
	
	// 初始化题目条件(m: 男士人数 n：女士人数  k：舞曲数)
	int m, n, k;
	cin >> m >> n >> k;
	
	// 初始化队列结构
	queue q1(20), q2(20);
	int front1, front2;
	for(int i = 0; i < m; i++)
	    ReferenceError(q1.append(i));
	for(int i = 0; i < n; i++)
	    ReferenceError(q2.append(i));
	
	// 开始计算 
	while(k--)
	{
		ReferenceError(q1.get_front(front1));
		ReferenceError(q2.get_front(front2));
		cout << front1 << " 与 " << front2 << "一起跳舞" << endl;
		ReferenceError(q1.serve());
		ReferenceError(q2.serve());
		ReferenceError(q1.append(front1));
		ReferenceError(q2.append(front2));
	}
}

// 杨辉三角
void YHtriangle()
{
	cout << "杨辉三角问题!" << endl;
	
	// 初始化题目条件
	int n;
	cin >> n;
	
	// 初始化队列结构
	queue q(150);
	int s1, front;
	 
	// 开始计算
	cout << 1 << endl;
	ReferenceError(q.append(1));
	for(int i = 2; i <= n; i++)
	{
		s1 = 0;
		for(int j = 1; j <= i - 1; j++)
		{
			ReferenceError(q.get_front(front));
			ReferenceError(q.serve());
			cout << s1 + front << "  ";
			ReferenceError(q.append(s1 + front));
			s1 = front;
		}
		cout << 1 << endl;
		ReferenceError(q.append(1));
	} 
}

// 酒桌游戏
bool isSeven(int n) // 判断是否含有 7 
{
	int k;
	while(n != 0)
	{
		k = n % 10;
		if(k == 7)
		    return true;
		n /= 10;
	}
	return false;
}
void drinkingGame()
{
	cout << "酒桌游戏问题!" << endl;
	
	// 初始化题目条件
	int n, m, t;
	cin >> n >> m >> t;

	// 初始化队列结构
	queue q(n + 2);
	int front;
	
	// 开始计算
	for(int i = 0; i < n; i++) // 给人添加编号 
	    ReferenceError(q.append((m + i) % n));
	for(int i = 0; q.getCount() != 1; i++)
	{
		ReferenceError(q.get_front(front));	
		cout << "本次报数人：" << front << "   " << "报数：" << t + i << "  ";	
		if((t + i) % 7 == 0 || isSeven(t + i))
	    {
	    	ReferenceError(q.serve());
	    	cout << "出队！！" << "  " << "剩余人数：" << q.getCount() << endl;
		}
		else
		{
			ReferenceError(q.append(front));
			ReferenceError(q.serve());
			cout << "回队尾！！" << "  " << "剩余人数：" << q.getCount() << endl;
		}
	}
	ReferenceError(q.get_front(front));
	cout << "最后一个人是：" << front << endl; 
}

int main()
{
	// 周末舞会
	danceInWeek();
	
	// 杨辉三角
	YHtriangle();
	
	// 酒桌游戏 
	drinkingGame();
	
	return 0;
}