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。

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)
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:
#includeusing 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。











