数据结构中循环队列的代码

### 数据结构中循环队列的代码解析 #### 一、循环队列简介 循环队列是一种特殊的队列，它的特点是将存储空间想象成一个首尾相接的圆环，这样可以使队列在有限的空间内更好地利用内存。在普通队列中，当队头元素出队后，队列前面留下了一段空闲空间，而新的元素只能从队尾入队，这样会造成存储空间的浪费。而循环队列通过巧妙地调整队头和队尾指针的位置，使得队列中的元素可以充分利用整个存储空间。 #### 二、循环队列的基本操作 循环队列的基本操作包括入队（EnQueue）、出队（DeQueue）、获取队头元素（GetQueue）、清空队列（Empty）以及显示队列内容（Display）等。 #### 三、代码实现 根据提供的代码，我们可以详细解析一下这个循环队列的实现细节： ```cpp #include<iostream.h> const int QueueSize = 10; template<class DataType> class CirQueue { public: CirQueue() { front = rear = QueueSize - 1; } ~CirQueue() {} void EnQueue(DataType x); DataType DeQueue(); DataType GetQueue(); void Empty(); void Display(); private: DataType data[QueueSize]; int front, rear; }; ``` 1. **模板定义**：`CirQueue` 类是一个模板类，可以存放任何数据类型的元素。 2. **构造函数与析构函数**： - 构造函数初始化队列的前后指针 `front` 和 `rear` 均为 `QueueSize - 1`。这是为了方便后续操作，因为通常情况下，当 `front == rear` 表示队列为满或为空。 - 析构函数在此处为空，如果类中包含动态分配的资源，则应该在此释放资源。 3. **成员变量**： - `data` 数组用于存储队列中的元素。 - `front` 和 `rear` 分别表示队列的前端和后端。 #### 四、成员函数详解 1. **入队操作**（`EnQueue`）： ```cpp template<class DataType> void CirQueue<DataType>::EnQueue(DataType x) { if ((rear + 1) % QueueSize == front) cout << "队列已满" << endl; else { rear = (rear + 1) % QueueSize; data[rear] = x; } } ``` - 当 `(rear + 1) % QueueSize == front` 时，表示队列已满，不能再进行入队操作。 - 否则，更新 `rear` 指针并插入新元素。 2. **出队操作**（`DeQueue`）： ```cpp template<class DataType> DataType CirQueue<DataType>::DeQueue() { if (front == rear) cout << "队列为空" << endl; else { front = (front + 1) % QueueSize; return data[front]; } } ``` - 如果 `front == rear`，表示队列为空。 - 否则，更新 `front` 指针并返回出队的元素。 3. **获取队头元素**（`GetQueue`）： ```cpp template<class DataType> DataType CirQueue<DataType>::GetQueue() { if (rear == front) cout << "队列为空" << endl; else { DataType temp; temp = (front + 1) % QueueSize; return data[temp]; } } ``` - 返回队列的下一个元素，即 `front` 的下一个位置的元素。 4. **清空队列**（`Empty`）： ```cpp template<class DataType> void CirQueue<DataType>::Empty() { if (front == rear) cout << "队列为空" << endl; else { cout << "队列非空" << endl; } } ``` - 判断队列是否为空，并给出提示。 5. **显示队列内容**（`Display`）： ```cpp template<class DataType> void CirQueue<DataType>::Display() { if (front == rear) cout << "队列为空" << endl; else { for (int temp = (front + 1) % QueueSize; (temp % QueueSize) <= rear; temp++) cout << data[temp] << " "; cout << endl; } } ``` - 显示队列中的所有元素，从 `front` 的下一个位置开始，到 `rear` 结束。 #### 五、主函数运行逻辑 ```cpp void main() { CirQueue<int> q; while (1) { // ... 省略用户输入处理部分 ... } } ``` - 主函数中创建了一个 `CirQueue<int>` 对象 `q`。 - 通过循环提供了一系列菜单选项供用户选择，包括入队、出队、显示队列内容等操作。 #### 六、总结 本篇解析了基于 C++ 的循环队列实现方式，包括基本的数据结构定义、成员函数的实现以及主函数中的交互逻辑。通过以上分析可以看出，循环队列有效地解决了传统队列中存在的问题，提高了内存利用率。同时，本代码提供了模板化的设计思路，能够灵活应用于不同数据类型的应用场景中。