循环队列

一、实验目的
1. 理解并掌握队列的逻辑结构和顺序存储结构，了解循环队列的特点；
2. 掌握循环队列中基本操作的相关算法；
3. 编程实现相关算法；
4. 学会利用循环队列解决实际问题。

二、实验条件
Visual C++。

三、实验原理及相关知识
1. 循环队列存储结构描述
#define MAXSIZE 100 //最大队列长度
typedef struct
{
QElemType *base; //存储空间基址
int front; //头指针
int rear; //尾指针
}SqQueue;
2. 基本操作的算法描述
设下标为index，队列长度为m，则下一个下标的累进循环计算公式为：
index_next = ( index+1 ) % m。

实验中涉及的三个关键操作时循环队列中求队列长度、入队和出队操作。

(1) 求长度
所谓求队列长度，即技术队列中元素的个数。

算法思想：根据循环队列的结构特征，可以用公式（Q.rear-Q.front+ MAXSIZE）%MAXSIZE直接计算出队列的长度。

算法描述
Status QueueLength(SqQueue Q)
{
return ( ( Q.rear-Q.front+ MAXSIZE) %MAXSIZE);
}//QueueLength
(2) 入队
入队运算实际上相当于顺序表中的插入运算，所不同的是这里只能在队尾插入元素。

算法思想：①将元素e插入循环队列中队尾元素的下一个存储空间
②修改队尾指针，根据循环累计公式计算出其新位置
算法描述
Status EnQueue(SqQueue &Q, QElemType e)
{
if ( ( Q.rear + 1 ) % MAXSIZE == Q.front )
return ERROR; //队列满
Q.base[Q.rear] = e;
Q.rear = ( Q.rear + 1 ) % MAXSIZE;
return OK;
}// EnQueue
(3) 出队
出队运算实际上相当于顺序表中的删除运算，所不同的是这里只能在队头删除元素。

算法思想：修改队头指针，根据循环累计公式计算出其新位置
算法描述
Status DeQueue(SqQueue &Q, QElemType &e)
{
if (Q.rear == Q.front ) return ERROR; //队列为空
e = Q.base[Q.front];
Q.front = ( Q.front + 1 ) % MAXSIZE;
return OK;
}// DeQueue
四、实验步骤
1. 使用C语言实现循环队列的初始化、计算长度、入队、出队和遍历算法
2. 用顺序存储方式构造一个循环队列Q，并输出构造好的队列和该队列的长度
3. 在第1步所构造的队列Q中将元素e入队，并将更新后的队列Q输出
4. 在第2步更新后所得到的队列Q中将队头元素出队，用变量e返回该元素，并将更新后的队列Q 输出
五、思考题及其它
1. 使用循环队列实现输出杨辉三角的前N行
2. 如何使用循环队列解决“猴子选大王“问题
【参考程序】
#include "stdio.h"
#include "malloc.h"
#define OK 1
#define ERROR 0
#define MAXQSIZE 10 /*最大队列长度+1*/
typedef int QElemType;
typedef struct {
QElemType *base;
int front;
int rear;
} SqQueue;
int InitQueue(SqQueue *Q){
Q->base=(QElemType *)malloc(MAXQSIZE*sizeof(QElemType));
if(!Q->base) return ERROR;
Q->front = Q->rear = 0;
return OK;
}
int EnQueue(SqQueue *Q,QElemType e) {
if( (Q->rear+1)%MAXQSIZE==Q->front ) // 队列满
return ERROR;
Q->base[Q->rear]=e;
Q->rear=(Q->rear+1)%MAXQSIZE ;
return OK;
}
int DeQueue(SqQueue *Q, QElemType *e){
if(Q->front == Q->rear) // 队列空
return ERROR;
*e=Q->base[Q->front];
Q->front=(Q->front+1)%MAXQSIZE;
return OK;
}
int QueueLength(SqQueue Q){
return (Q.rear-Q.front+MAXQSIZE)%MAXQSIZE;
}
void QueueTraverse(SqQueue Q){ /*从队头到队尾依次打印队列Q中每个元素*/ int i,k;
k=QueueLength(Q);
for(i=1;i<=k;i++){
printf("%d ",Q.base[Q.front]);
Q.front=(Q.front+1)%MAXQSIZE;
}
}
void main()
{
int n,e,i;SqQueue q;
InitQueue(&q); //初始化循环队列
printf("该循环队列最多可存放%d个元素\n",MAXQSIZE-1);
printf("请输入数据元素的个数n \n");
scanf("%d",&n);
printf("\n请输入%d个整数\n",n);
/*创建队列*/
for(i=1;i<=n;i++){
scanf("%d",&e);
EnQueue(&q, e); //入队
}
printf("q=");
QueueTraverse(q); //输出循环队列q的内容
fflush(stdin);//刷新缓冲区
printf("\n请输入入队元素e\n");
scanf("%d",&e);
EnQueue(&q, e); //入队
printf("q=");
QueueTraverse(q); //输出循环队列q的内容
fflush(stdin);//刷新缓冲区
printf("\n执行出队操作\n");
DeQueue(&q, &e); //出队
printf("出队元素是%d\n",e);//输出出队元素值printf("q=");
QueueTraverse(q); //输出循环队列q的内容}。