数据结构 3-2-2 队列的顺序存储实现

一、概念

顺序结构实现队列，就是用数组来实现，使用front和rear两个变量来确定队头和队尾的位置，和链式结构不同的是这里front和rear是数组下标而不是指针。初始化时将rear和front都初始化为0，这个条件同时也是判断队列是否为空的条件。
顺序结构最重要的地方在于必须要空一个格子来区别队列是满了还是空的。rear记录的是下一个应该添加的位置，front记录的是当前第一个存元素的位置，rear实际上是没有存放元素的，判断队列是否满了的条件是下一个位置已经有元素了，所以rear的位置从此是无法存放数据的，这也是两种实现方法的区别之一。这么做主要是为了区别是空还是满，如果不这样做，满的时候和空的时候的状态是一样的。空出一个元素是最合适的办法，也可以用数组记录或者单独增加记录变量。

二、定义

采用顺序结构，只需要定义一个结构体，里面包含存放的数据、记录头和尾的变量即可。

struct Queue{int *data;int front;int rear;
};
struct Queue q;

三、代码实现

顺序实现，最重要的就是下标关系的判断，首先因为顺序实现是有限空间的，所以整个数组实际上是重复利用的，到了数组的尾部，再次循环回数组的头部，这样才不会越用越少。对应的，在增删元素时也要考虑到这一点，循环回头部用到的是取模运算，当前位置+1后对最大长度取模，如果超出了最大长度就会循环回数组头。

bool insert(int num)
{if(isFull())return false;q.data[q.rear]=num;q.rear=(q.rear+1)%initsize;return true;
}
int pop()
{if(isEmpty())return -1;int temp=q.data[q.front];q.front=(q.front+1)%initsize;return temp;
}

除此之外，关于队列是空还是满的判断也是一个点，由于队列是循环使用的，所以在判断是也要做出对应的修改。

bool isEmpty()
{if(q.front==q.rear)return true;elsereturn false;
}
bool isFull()
{if((q.rear+1)%initsize==q.front)return true;elsereturn false;
}

全部的代码如下

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int initsize=10;
struct Queue{int *data;int front;int rear;
};
struct Queue q;
void init()
{q.data=(int *)malloc(sizeof(int)*initsize);q.front=0;q.rear=0;
}
bool isEmpty()
{if(q.front==q.rear)return true;elsereturn false;
}
bool isFull()
{if((q.rear+1)%initsize==q.front)return true;elsereturn false;
}
bool insert(int num)
{if(isFull())return false;q.data[q.rear]=num;q.rear=(q.rear+1)%initsize;return true;
}
void insertmode()
{int num;if(isFull())printf("The queue is full!\n");else{printf("Input the number you want to insert:");scanf("%d",&num);insert(num);}
}
int pop()
{if(isEmpty())return -1;int temp=q.data[q.front];q.front=(q.front+1)%initsize;return temp;
}
void popmode()
{int num=pop();if(num==-1)printf("The queue is empty!\n");elseprintf("%d has been deleted from the queue!\n",num);}
int getFirst()
{if(isEmpty())return -1;elsereturn q.data[q.front];
}
void print()
{while(!isEmpty()){printf("%d ",getFirst());pop();}printf("\n");
}
int main()
{init();int n,choice=-1;scanf("%d",&n);for(int i=0;i<n;i++){int num;scanf("%d",&num);insert(num);}while(choice!=0){printf("1-Pop\n");printf("2-Insert\n");printf("3-getFront\n");printf("4-Show\n");printf("0-Exit\n");printf("Choice the function you want:");scanf("%d",&choice);switch(choice){case 1:popmode();break;case 2:insertmode();break;case 3:printf("The first number in the queue is %d\n",getFirst());break;case 4:print();break;case 0:break;default:printf("input error!\n");break;}     }return 0;}

四、优缺点分析

采用顺序结构，必然会出现顺序的通病：内存问题，总的来说队列上采用顺序结构不是很合适，在判断满还是空、下标移动上都很麻烦，实际使用时不会用的，但却很常在考题中出现。