顺序队列代码

Posted 2020-10-01 Dëm0n

队列：一种特殊的线性表，其特性就是先进先出（FIFO），即从一端进从另一端出

队头：允许删除的一端  front

队尾：允许插入的一端  rear

如下图所示，出队和入队的流程：

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

 

可以发现，无论是出队还是入队，front指针 和 rear指针都会增加而不是减少，因此很容易造成溢出 和 空间浪费

因此队列因为存在溢出问题所以日常的软件很少使用队列，那么如何解决，先说说两个概念：

 

假设最大的存储空间是6

假溢出：front != 0 ,rear = M ，再有元素插入时发生溢出 称为假溢出，存储空间还有剩余，如上图最后一张

真溢出：front = 0 ,rear = M,    再有元素插入时发生溢出 称为真溢出，存储空间已满。

 

因此为了使得空间不被，因此需要允许假溢出行为，即像时钟那样超过最大值则从头开始存储。

所以可以 与 最大值 QUEUE_ MAX_SIZE 取余(mod)  来继续从头开始利用空间。

而真溢出会导致存储值被破坏因此不能允许发生。如果找到满足队列满了的条件就可以阻止真溢出行为。

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 如上图，可以发现当队列空和满时，front ==  rear，因此为了判断队列是否真的满了，有如下三种方法：

 

方法一：少用一个存储单元

满的条件为

   (rear + 1)%QUEUE_MAX_SIZE == front

 

空的条件为

   rear == front

 

 

方法二：标志位

添加一个标志位 tag  =  0

当入队成功 tag = 1，出队成功 tag = 0

满的条件为

  rear == front && tag = 1

 

空的条件为

  rear == front && tag = 0

 

 

方法三：计数器

添加一个计数器 count = 0

当入队成功 count++ ，出队成功 count0--

满的条件为

  count > 0  && rear == front

 

 空的条件为

 count == 0

 

 

 

下面是队列的实现代码，使用第一种方法防止溢出

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

#define OK 1
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define ERROR 0
#define OVERFLOW -2
#define QUEUE_MAX_LEN 1024

typedef int Status;
typedef int ElemType;

typedef struct{
  ElemType * base;   //基地址
  int front;         //头偏移量
  int rear;          //尾偏移量
} sqQueue;

/***********初始化**********/
Status initQueue(sqQueue *Q){
  Q->base = (ElemType*)malloc(QUEUE_MAX_LEN * sizeof(ElemType));
  Q->front = Q->rear = 0;
  return OK;
}

/**********是否空**********/
Status isEmpty(sqQueue Q){
  if(Q.front == Q.rear)return TRUE;
  else return FALSE;
}

/**********是否满**********/
Status isFull(sqQueue Q){
  if(Q.rear % QUEUE_MAX_LEN +1 == Q.front)return TRUE;
  else return FALSE;
}

/**********获取长度**********/
Status getLength(sqQueue Q){
  return (Q.rear - Q.front + QUEUE_MAX_LEN) % QUEUE_MAX_LEN;
}

/*********获取头值**********/
Status getHead(sqQueue Q,ElemType *e){
  if(isEmpty(Q))return ERROR;
  *e = *(Q.base + Q.front);
  return OK;
}

/***********入队**********/
Status enQueue(sqQueue *Q,ElemType e){
  if(isFull(*Q))return OVERFLOW;
  *( Q->base + Q->rear ) = e;
  Q->rear = (Q->rear + 1)%QUEUE_MAX_LEN;
  return OK;
}

/***********出队**********/
Status deQueue(sqQueue *Q,ElemType *e){
  if(isEmpty(*Q))return OVERFLOW;
  *e = *(Q->base + Q->front);
  Q->front = (Q->front +1 )%QUEUE_MAX_LEN;
  return OK;
}

/***********打印队列**********/
//事实上队列是不能这么用的
//这里只是为了能看到先进先出的效果
/****************************/
Status printQueue(sqQueue Q){
  if(isEmpty(Q))
    printf("queue is empty\\n");

  int len = getLength(Q);
 
  while(Q.rear - Q.front){
    printf("[%d] ",*(Q.base+Q.front));
    Q.front = (Q.front+1)%QUEUE_MAX_LEN;
  }

  printf("\\n");
  return OK;
}

int main(){
  char sel;
  int val;

  sqQueue Q;
  initQueue(&Q);

  while(1){
    system("clear");
    printf("\\n");
    printQueue(Q);
    printf("e = enQueue\\nd = deQueue\\n");
    printf("g = getHead\\n");
    printf("plese enter your choose[e|d|g]:");
    sel = getchar();

    if(sel == \'e\'){
      printf("[EnQueue]enter value:");
      scanf("%d",&val);
      enQueue(&Q,val);
    }

    else if(sel == \'d\'){
      deQueue(&Q,&val);
      printf("[DeQueue]value is %d\\n",val);
      sleep(1);
    }

    else if(sel == \'g\'){
      getHead(Q,&val);
      printf("[HeadVal]value is %d\\n",val);
      sleep(1);
    }
  }
  return 0;
}

 

 运行结果