循环队列
对于一般队列到达尾部又向前存储的队列称为循环队列,为了避免假溢出,我们通常采用循环队列。
循环队列无论入队还是出队,队尾,队头加1后都要取模运算,例如入队后队尾后移一位:Q.rear =(Q.rear+1)%Maxsize。
为什么要%MaxSize呢?
主要是为了处理临界状态,即Q.rear向后移动一个位置Q.rear+1后,很有可能超出了数组的下标,这时它的下一个位置其实是0,如果将一维数组画成环形图,如图所示:
上图中最大空间Maxsize,当Q.rear=Maxsize-1时,(Q.rear+1)%Maxsize=0,而且Q.front=0,正好满足队满的条件:(Q.rear+1) %Maxsize= Q.front,此时为队满。因此无论是front还是rear向后移动一个位置时,都要加1与最大空间Maxsize取模运算,处理临界问题。
总结
队空:Q.front=Q.rear; // Q.rear和Q.front指向同一个位置
队满: (Q.rear+1) %Maxsize=Q.front; // Q.rear向后移一位正好是Q.front
入队: Q.base[Q.rear]=x; //将元素放入Q.rear所指空间, Q.rear =( Q.rear+1) %Maxsize; // Q.rear向后移一位
出队: e= Q.base[Q.front]; //用变量记录Q.front所指元素, Q.front=(Q.front+1) %Maxsize // Q. front向后移一位
循环队列中到底存了多少个元素呢?
因为队列是循环的,所以存在两种情况:
(1)Q.rear>= Q.front,如下图所示:
这种情况队列中元素个数为:Q.rear-Q.front=4-1=3。
(2)Q.rear< Q.front,如下图所示:
此时,Q.rear=4,Q.front=Maxsize-2,Q.rear-Q.front=6-Maxsize。但是我们可以看到循环队列中的元素实际上为6个,那怎么办呢?当两者之差为负数时,可以将差值+Maxsize计算元素个数,即:Q.rear-Q.front+Maxsize=6-Maxsize+Maxsize =6,元素个数为6。
那么在计算元素个数时,可以分两种情况判断: Q.rear>= Q.front:元素个数为Q.rear-Q.front; Q.rear<Q.front:元素个数为Q.rear-Q.front+ Maxsize;
也可以采用取模的方法把两种情况统一为一个语句:
队列中元素个数:(Q.rear-Q.front+Maxsize)% Maxsize
当Q.rear-Q.front为负数时,加上Maxsize再取余正好是元素个数,如(-2+6)%6=4;当Q.rear-Q.front为正数时,加上Maxsize超过了最大空间数,取余后正好是元素个数,如(3+6)%6=3。