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c++中如何使用数组实现循环队列_c++数组循环队列实现方法

尼克

尼克

发布时间:2025-10-01 16:39:02

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来源于php中文网

原创

循环队列通过数组首尾相连解决假溢出问题,使用front和rear指针标记位置,初始化均为0,空队列为front==rear,满队列采用(rear+1)%capacity==front判断,入队时插入rear并后移,出队时front后移,取模实现循环,需预留一个空间以区分满和空状态。

c++中如何使用数组实现循环队列_c++数组循环队列实现方法

在C++中,使用数组实现循环队列可以有效利用固定空间,避免普通队列中出现的“假溢出”问题。核心思想是将数组的首尾相连,通过取模运算实现指针的循环移动。

循环队列的基本结构

循环队列通常包含一个固定大小的数组和两个指针(或索引):

  • front:指向队列第一个元素的位置
  • rear:指向下一个插入位置的索引

初始化时,front = rear = 0。当队列为空时,front 等于 rear;当队列为满时,也需通过特定条件判断(如预留一个空位)来区分。

关键操作的实现逻辑

以下是主要成员函数的设计思路:

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1. 判断队列是否为空

当 front 和 rear 相等时,队列为空。

// return front == rear;

2. 判断队列是否已满

为了区分满和空状态,通常约定“牺牲一个存储单元”,即当 (rear + 1) % capacity == front 时视为队列满。

// return (rear + 1) % capacity == front;

3. 入队操作(push)

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先判断是否满,不满则在 rear 位置插入元素,并将 rear 向后移动一位(取模实现循环)。

// data[rear] = value; rear = (rear + 1) % capacity;

4. 出队操作(pop)

先判断是否空,不空则将 front 向后移动一位。

// front = (front + 1) % capacity;

5. 获取队首元素

返回 data[front],注意判断队列是否为空。

完整代码示例

下面是一个简单的C++实现:

#include 
using namespace std;

class CircularQueue { private: int* data; int front, rear; int capacity;

public: CircularQueue(int k) { capacity = k + 1; // 多开一个空间便于判满 data = new int[capacity]; front = rear = 0; }

~CircularQueue() {
    delete[] data;
}

bool isEmpty() {
    return front == rear;
}

bool isFull() {
    return (rear + 1) % capacity == front;
}

bool enqueue(int value) {
    if (isFull()) return false;
    data[rear] = value;
    rear = (rear + 1) % capacity;
    return true;
}

bool dequeue() {
    if (isEmpty()) return false;
    front = (front + 1) % capacity;
    return true;
}

int getFront() {
    if (isEmpty()) return -1;
    return data[front];
}

int getRear() {
    if (isEmpty()) return -1;
    return data[(rear - 1 + capacity) % capacity];
}

};

使用注意事项

使用数组实现循环队列时需要注意几点:

  • 容量固定,适合预先知道最大数据量的场景
  • 判满条件要设计合理,常用“少用一个单元”的方法
  • 所有索引移动都需使用取模运算保证循环特性
  • 注意边界情况,如空队列入队、满队列出队等异常处理

基本上就这些。实现不复杂但容易忽略细节,特别是索引更新和边界判断。

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