爲什麼要用循環隊列，及基礎操作代碼（c語言）~DS筆記④

隊列

一種重要的數據結構。它常常和棧放在一起作比較，因爲一個是先進先出，另一個是後進先出。
什麼意思呢？就好比你去排隊買票，那你越早排，也就越早買到票。這就像隊列結構。也就是’‘先進先出’’。
怎麼實現呢？可能你會說做一個數組，一個隊頭指針，一個隊尾指針。
就像下面這樣：

沒錯，這就是一個隊列了。
但是，一般隊列不這麼做，爲什麼？
比如我們有了新元素要入隊，又有元素要出對，怎麼辦？
那應該是下圖這樣：

看起來好像沒什麼毛病，可是一直這麼出隊，入隊，再出隊，再入隊，結果會怎樣呢？
如下圖：

那麼總有一天，隊頭指針會走到隊尾。
也就是說，終有一天，隊伍有效長度會爲零。
如下圖：

可能你要說，那每次出隊後讓所有元素前移一位不行？
可以是可以，但這就增加了代碼的時間複雜度，是冗餘的開銷。
當然，理論上你還可以讓隊伍足夠長，但這也是不現實，不合理的。
那怎麼解決這個問題呢？
這就是我們經常用到的：

循環隊列

換言之，一般隊列的弊端在於，如果不進行前移操作，那麼隊列隊頭指針終會到頭。
那如果我們的隊列沒有隊尾呢？
沒錯，循環隊列就是一個‘‘環’’，當然，這是邏輯結構，實際的物理存儲方式還是和數組一樣的。
如下圖：

比如我們有元素要入對：

比如我們有元素出隊：

我們可以隨性所欲的進行入隊，出隊操作，而不必擔心數組長度了。
而無論是時間複雜度，還是空間複雜度，我們都沒有多餘的增長。

循環隊列(順序存儲）

初始設定：

#include<stdio.h>
#define MAXSIZE 20  //存儲空間初始分配量
typedef int QElemType; //類型根據情況而定，這裏設爲int
typedef enum{ False = 0, True = 1 }Bool;

結構體：

typedef struct
{//循環隊列的順序存儲結構
 QElemType data[MAXSIZE];
 int front;     //頭指針
 int rear;  //尾指針，若隊列不空，指向隊列尾元素的下一個位置
}SqQueue;

基本操作：

訪問：

Bool visit(QElemType c)
{//訪問輸出
 printf("%d ", c);
 return True;
}

遍歷：

Bool QueueTraverse(SqQueue* Q)
{//隊列遍歷
 int i;
 i = Q->front;
 while (i != Q->rear)
 {//遍歷隊列
  visit(Q->data[i]);//訪問輸出
  i = (i + 1) % MAXSIZE;//下標i每次加一
 }
 puts("");
 return True;
}

初始化：

Bool InitQueue(SqQueue* Q)
{//初始化一個空隊列Q
 Q->front = 0;
 Q->rear = 0;
 return True;
}

是否爲空：

Bool QueueEmpty(SqQueue* Q)
{/* 若隊列Q爲空隊列,則返回True,否則返回False */
 if (Q->front == Q->rear) /* 隊列空的標誌 */
  return True;
 else
  return False;
}

返回長度：

int QueueLength(SqQueue* Q)
{/* 返回Q的元素個數，也就是隊列的當前長度 */
 return  (Q->rear - Q->front + MAXSIZE) % MAXSIZE;
}

入隊：

Bool EnQueue(SqQueue* Q, QElemType e)
{
 if ((Q->rear + 1) % MAXSIZE == Q->front)/* 隊列滿的判斷 */
  return False;
 Q->data[Q->rear] = e;/* 將元素e賦值給隊尾 */
 Q->rear = (Q->rear + 1) % MAXSIZE;/* rear指針向後移一位置 */
 return True;
}

出隊：

Bool DeQueue(SqQueue* Q, QElemType *e)
{
 if (Q->front == Q->rear)/* 隊列空的判斷 */
  return False;
 *e = Q->data[Q->front];//將隊頭元素賦給e
 Q->front = (Q->front + 1) % MAXSIZE;/* front指針向後移一位置 */
 return True;
}

謝觀~
再加一句，這兒有一個我在棧那一篇就介紹過的一個網站，可以實現隊列的可視化操作：
https://visualgo.net/zh/list
（在網頁上面菜單欄選擇隊列）
(:з)∠)