数据结构实验报告—队列

《算法与数据结构》课程

一、实验目的

掌握队列的存储结构及进队/出队等操作的实现。

二、实验内容及要求

1.实现队列的一种存储结构。

2.实现队列的相关操作。

3.利用队列的操作特点，借助进队与出队操作完成打印二项式系数的任务。

三、系统分析

（1）数据方面：该队列数据元素类型采用整型，在此基础上进行队列的一些基本操作，应用体现在打印二项式系数即打印杨辉三角形。

（2）功能方面：

1.进队操作：若队列不满，则将元素x进入队列。

2.出队操作：若队列不空，则退出队头元素x并由函数返回true，否则返

回false。

3.获取队头元素：若队列不为空，则函数返回true及队头元素的值，否则

返回false。

4.判断队列是否为空、判断队列是否满。

5.计算队列中元素个数：直接返回队列中元素个数。

6.清空队列内容：队头指针和队尾指针置0。

7.打印杨辉三角形前n行数字。

四、系统设计

（1）设计的主要思路

队列得基于数组得存储表示亦称为顺序队列，是利用一个一维数组作为队列元素的存储结构，并且设置两个指针front和rear，分别指示队列的队头和队尾位置。每当添加一个新元素时，先将新元素添加到rear所指位置，再让队尾指针

rear进1。每当退出队头元素，应当先把front所指位置元素记录下来，再让队头指针进1，指示下一队头元素位置，最后把记录下来的元素值返回。

但当队头指针front==rear，队列为空；而当rear==maxSize时，队列满，如果再加入新元素，就会产生“溢出”。但这种“溢出”可能时假溢出，因为在数组的前端可能还有空位置。为了能够充分地使用数组中的存储空间，把数组的前端和后端连接起来，形成一个环形表，即把存储队列元素的表从逻辑上看成一个环，成为循环队列。循环队列的首尾相接，当队头指针front和队尾指针rear进到maxSize-1后，再前进一个位置就自动到0.这可以利用除法取余的运算实现。（2）数据结构的设计

队列的定义是一种限定存取位置的线性表。它只允许在表的一端插入，在另一端删除。允许插入的一端叫做队尾，允许删除的一端叫做队头。最先进入队列的元素最先退出队列，队列这种特性叫做先进先出。

空队列

A进队

对头指针进1：front=(front+1)%maxSize;

队尾指针进1：rear=(rear+1)%maxSize;

队列初始化：front=rear=0;

循环队列的队头指针和队尾指针初始化时都设置为0：front=rear=0.在队尾插入新元素和删除队头元素时，两个指针都按顺时针方向进1.当它们进到maxSize-1时，并不表示表的终结，只要有需要，利用%运算可以前进到数组的0号位置。

五、编程环境与实验步骤

（1）编程环境

操作系统：Windows操作系统；编程工具软件：Visual Studio 2017

（2）实验步骤

无文件操作。

（3）编译参数

无特殊的编译参数设置。

六、实现代码

主要功能的实现代码

杨辉三角函数：

void YANGVI(int n) {

Queue q(n + 2);

int i = 1; int j = 0; int s = 0, k = 0; int t, u;

q.EnQueue(i); q.EnQueue(i);

for (i = 1; i <= n; i++) {

q.EnQueue(k);

for (j = 1; j <= i + 2; j++) {

q.DeQueue(t);

u = s + t;

q.EnQueue(u);

s = t;

a[0] = 1;

if (j != i + 2) {

a[o] = s; o++;

}

}

}

}

杨辉三角形输出显示函数：

void Show(int *a, int n) {

int i, j; int sum = 0; int k = 0;

for (i = 0; i < n; i++)

{

for (j = 0; j < n - i - 1; j++)

cout << setw(3) << " ";//前导空格，为单个数据的一半宽度

for (j = 0; j <= i; j++) {

cout << setw(6) << a[sum + j];

k++;

}

sum = k;

cout << endl;

}

}

SeqQueue循环队列模板：

template

class Queue {

public:

Queue(int sz = 100);

~Queue() { delete[]elements; }

bool EnQueue(T &x);

bool DeQueue(T &x);

bool getFront(T &x);

void makeEmpty() { front = rear = 0; }

bool IsEmpty();

bool IsFull();

int getSize();

friend ostream& operator<<(ostream &os, Queue &Q); private:

int rear, front;

T *elements;

int maxSize;

};

template

Queue::Queue(int sz) {

rear = 0; front = 0;