Circular Queue－－循环队列

队列大家见得很多了，形式也比较简单，就是一个特化的链表，它的enqueue、dequeue操作相当于链表的addLast、removeFirst操作。关于链表的实现，可以查看我的另一篇博文－－"LinkedList－－链表"。下面仅讨论一个稍微复杂点的情况－－循环队列。

循环队列的就是用循环数组来实现队列，有一个问题需要解决：在普通的非循环队列中，rear == front 说明队列为空队列，然而在循环队列中，这个可能意味着队列为空，也可能意味着队列为满。通常采用两种策略来处理这个问题。

1. 设置一个标识位，以区别队列是空还是满。可以这样认为：初始化的时候令 front = rear = 0，flag = 0代表空。通过enqueue 入队操作使得 front = rear，认为到达满状态，flag = 1；通过dequeue 出队操作使得 front = rear，认为到达空状态，flag = 0。

2. 少用一个元素空间，约定以“队列头指针在队列尾指针的下一位置（循环状态的下一位置）”作为判定队列满的标识。

策略1代码如下所示：

#ifndef _CIRQUEUE_H
#define _CIRQUEUE_H

#include <iostream>
#include <stdexcept>
using namespace std;

//MAXN个空间, 所有空间都可用
const int MAXN = 5;

template<typename T>
class cirQueue
{
private:
	bool isEmpty;
	T array[MAXN];
	int front,rear;
public:
	cirQueue();
	cirQueue(T *list,int SIZE);
	void enque(T e);
	T deque();
	int getSize();
	void print();
};

template<typename T>
cirQueue<T>::cirQueue() {
	front = rear = 0;
	isEmpty = 1;
}

template<typename T>
cirQueue<T>::cirQueue(T *list , int SIZE) {
	front = rear = 0;
	isEmpty = 1;
	if(SIZE > MAXN || SIZE < 0)
		throw runtime_error("Index out of range");
	for(int i = 0 ; i < SIZE ; i ++)
		enque(list[i]);
}

template<typename T>
//若队列非满，增加队尾元素
void cirQueue<T>::enque(T e) {
	if(rear == front && !isEmpty)
	{
		cout << "Already full !\n";
		return;
	}
	array[rear] = e;
	rear = (rear+1)%MAXN;
	if(rear == front)
		isEmpty = 0;
}

template<typename T>
//若队列非空，删除队头元素
T cirQueue<T>::deque() {
	if(rear == front && isEmpty)
	{
		throw runtime_error("Already empty !\n");
	}

	T ele = array[front];
	front = (front+1)%MAXN;
	if(rear == front)
		isEmpty = 1;
	return ele;
}

template<typename T>
int cirQueue<T>::getSize() {
	if(rear == front)
		return (isEmpty ? 0 : MAXN);
	else
		return (rear-front+MAXN) % MAXN;
}

template<typename T>
void cirQueue<T>::print() {
	int cnt = getSize();
	if(cnt == 0)
	{
		cout << "Empty Queue !\n";
		return;
	}
	int i=0,inde = front;
	while(i < cnt)
	{
		cout << array[inde] << " ";
		inde = (inde+1)%MAXN;
		i ++;
	}
	cout << endl;
}
#endif

策略2代码如下所示：

#ifndef _CIRQUEUE_H
#define _CIRQUEUE_H

#include <iostream>
#include <stdexcept>
using namespace std;

//101个空间，有一个空间不可用
const int MAXN = 101;

template<typename T>
class cirQueue
{
private:
	T array[MAXN];
	int front,rear;
public:
	cirQueue();
	cirQueue(T *list,int SIZE);
	void enque(T e);
	T deque();
	int getSize();
};

template<typename T>
cirQueue<T>::cirQueue() {
	front = rear = 0;
}

template<typename T>
cirQueue<T>::cirQueue(T *list , int SIZE) {
	front = rear = 0;
	if(SIZE >= MAXN-1)
		throw runtime_error("Index out of range");
	for(int i = 0 ; i < SIZE ; i ++)
		enque(list[i]);
}

template<typename T>
//若队列非满，增加队尾元素
void cirQueue<T>::enque(T e) {
	if((rear+1)%MAXN == front)
	{
		cout << "Already full !\n";
		return;
	}
	array[rear] = e;
	rear = (rear+1)%MAXN;
}

template<typename T>
//若队列非空，删除队头元素
T cirQueue<T>::deque() {
	if(rear == front)
	{
		throw runtime_error("Already empty !\n");
	}
	T ele = array[front];
	front = (front+1)%MAXN;
	return ele;
}

template<typename T>
int cirQueue<T>::getSize() {
	return (rear-front+MAXN) % MAXN;
}

#endif

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