队列和循环队列的实现

队列

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定义：队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（head）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。

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按照队列的定义，结合内存地址的理解，初始化队列的时候，准备head和rear指针分别指向头和尾。Push操作，只需要改变rear指针；PopLeft操作只需要改变head。由于是线性表结构，所以在封装GetSize的时候，不能简单的用rear-head，因为每次申请的结点都是内存中随机的区域，正因如此，这种队列链（线性表实现）更具有灵活性。

代码实现

#include<iostream>
using namespace std;
typedef int DataType;

struct Queue{
    DataType data;
    Queue *next;
};

void InitQueue(Queue *&head,Queue *&rear){
    head = new Queue;
    head->next = NULL;
    rear = head;
}

void Push(Queue *&rear,DataType data){
    Queue *q = new Queue;
    q->data = data;
    q->next = NULL;
    rear->next = q;
    rear = q;
}
void PopLeft(Queue *&head,DataType &data){ //data 是弹出的数据 
    if(!head->next) //判断是否是空的队列 
        return ;
    else{
        Queue *q = head->next;  //保存No 1的队列结点 
        delete head;
        head = q;
        data = q->data;
    }
}
int GetSize(Queue *head){
    if(!head->next) //head->next是NULL的时候，队列为空 
        return 0;
    else{ //迭代计算长度 
        int length= 0;
        Queue *tem = head->next ;
        while(tem){
            ++length;
            tem = tem->next;
        }
        return length;
    }
}
void DeleteQueue(Queue *&head){
    Queue *p = head; //当前要删除的结点 
    Queue *q = p->next;
    while(q){
        delete p;
        p = q;
        q = p->next;
    }
    delete p;
}

int main(){
    Queue *head=NULL,*rear = NULL;
    DataType data ;     //用来保存弹出的元素 
    
    InitQueue(head,rear);
    
    Push(rear,-1);
    Push(rear,-2);
    Push(rear,100);
    Push(rear,-100);
    
    cout<<"长度是："<<GetSize(head)<<endl;
    
    PopLeft(head,data);
    cout<<"弹出元素："<<data<<endl;
    PopLeft(head,data);
    cout<<"弹出元素："<<data<<endl;
    
    DeleteQueue(head);
    //cout<<"长度是："<<GetSize(head)<<endl; 无法执行，说明DeleQueue成功 
    return 0;
}

循环队列

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定义：为充分利用向量空间，克服"假溢出"现象的方法是：将向量空间想象为一个首尾相接的圆环，并称这种向量为循环向量。存储在其中的队列称为循环队列（Circular Queue）。

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虽然可以克服假溢出，但是循环队列长度有限，并且内存中不可能有类似循环的物理结构。我们需要用逻辑来实现这种循环队列。

如果采用一段连续地址进行实现，可以使用数组，实现简单，不做实现；这里是采用使用的连续指针进行实现。

需要准备base_front指针来记录最初的头位置。需要count和size分别存放队列大小和队列中的数据个数。循环的逻辑实现就是：在特定条件下，front 和 rear 都要重新指向save_front ，形成一个环。

#include<iostream>
using namespace std;

const int SIZE = 3; //默认队列大小 
template <class T>  //为了适应各种数据类型，使用类模板 
class CirQueue {
    private:
        T *front;
        T *rear;
        T *save_front;
        int size;
        int count ; //记录有多少个元素 
    public:
        CirQueue(){
            count = 0;
            size = SIZE;
            front = new T [size];
            save_front = rear  = front;
        }
        CirQueue(int s){
            count = 0;
            size = s;
            front = new T [size];
            save_front = rear = front;
        }
        int GetSize(){
            return size;
        }
        void Push(T data){
            if(count==size)
                return ; //队列已满 
            *rear = data;
            ++count;
            if (count==size)//只剩最后一个位置 
                rear = save_front; //完成逻辑上的循环 
            else
                ++rear; 
        }
        void PopLeft(T &data){
            if(!count) //如果没有元素
                return;
            --count;
            data = *front;
            if(front-save_front==size-1)
                front = save_front;
            else
                ++front;
        }
        void Delete(){
            delete [] save_front;
            cout<<"删除成功"<<endl;
        }
};
int main(){
    CirQueue <int> tem;
    int data;
    for(int i=0;i<4;++i)
        tem.Push(i+1); //1 2 3
    for(int i=0;i<tem.GetSize();++i){
        tem.PopLeft(data);
        cout<<data<<endl;
    }
    tem.Delete();
    return 0;
}

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