資料結構的C++實現之隊列的順序儲存結構（迴圈隊列）

隊列（Queue）是只允許在一端進行插入操作，而在另一端進行刪除操作的線性表。是一種先進先出的線性表（FIFO）。 允許插入的一端稱為隊尾，允許刪除的一端稱為隊頭。我們在《棧的順序儲存結構》中發現，棧操作的top指標在Push時增 大而在Pop時減小，棧空間是可以重複利用的，而隊列的front、rear指標都在一直增大，雖然前面的元素已經出隊了，但它 所佔的儲存空間卻不能重複利用。但大多數程式並不是這樣使用隊列的，一般情況下出隊的元素就不再有儲存價值了，這些 元素的儲存空間應該回收利用，由此想到把隊列改造成環形隊列（Circular Queue）：把queue數組想像成一個圈，front和 rear指標仍然是一直增大的，當指到數組末尾時就自動回到數組開頭，就像兩個人圍著操場賽跑，沿著它們跑的方向看，從 front到rear之間是隊列的有效元素，從rear到front之間是空的儲存位置，如果front追上rear就表示隊列空了，如果rear 追上front就表示隊列的儲存空間滿了。故一般我們將其實現為迴圈隊列，當出隊列時就不需要全部進行移動，只需要修改 隊頭指標，也可以解決“假溢出”的問題。

樣本程式：（改編自《大話資料結構》）

#include<iostream>using namespace std;    #define MAXSIZE 20    typedef int ElemType;    typedef struct{    ElemType data[MAXSIZE];    int front; /* 頭指標 */    int rear; /* 尾指標，若隊列不空，指向隊列尾元素的下一個位置 */} SqQueue;    bool InitQueue(SqQueue *pq){    cout << "Init Queue ..." << endl;    pq->front = 0;    pq->rear = 0;    return true;}    bool ClearQueue(SqQueue *pq){    cout << "Clear Queue ..." << endl;    pq->front = 0;    pq->rear = 0;    return true;}    bool QueueEmpty(SqQueue Sq){    return (Sq.front == Sq.rear); /* 隊列空的標誌 */}    int QueueLength(SqQueue Sq){    /* 隊列的當前長度 */    return (Sq.rear - Sq.front + MAXSIZE) % MAXSIZE;}/* 返回頭元素 */bool GetHead(SqQueue Sq, ElemType *pe){    if (QueueEmpty(Sq))        return false;    else    {        *pe = Sq.data[Sq.front];        cout << "Get Head Item " << *pe << endl;        return true;    }}    bool EnQueue(SqQueue *pq, ElemType Elem){ /* 隊列滿 */    if (QueueLength(*pq) == MAXSIZE)        return false;    cout << "EnQueue Item " << Elem << endl;    pq->data[pq->rear] = Elem;/* 將元素賦值給隊尾 */    pq->rear = (pq->rear + 1) % MAXSIZE;/* rear指標向後移一位置， */    /* 若到最後則轉到數組頭部 */        return true;}    bool DeQueue(SqQueue *pq, ElemType *pe){    if (QueueEmpty(*pq))        return false;    *pe = pq->data[pq->front];/* 將隊頭元素賦值給*pe */    cout << "DeQueue Item " << *pe << endl;    pq->front = (pq->front + 1) % MAXSIZE;/* front指標向後移一位置， */    /* 若到最後則轉到數組頭部 */    return true;}    bool QueueTraverse(SqQueue Sq){    cout << "Queue Traverse ..." << endl;    for (int i = 0; Sq.front + i < Sq.rear; i = (i + 1) % MAXSIZE)        cout << Sq.data[i + Sq.front] << ' ';    cout << endl;    return true;}    int main(void){    SqQueue Sq;    InitQueue(&Sq);    for (int i = 0; i < 5; i++)        EnQueue(&Sq, i);    QueueTraverse(Sq);    int result;    GetHead(Sq, &result);    DeQueue(&Sq, &result);    DeQueue(&Sq, &result);    if (!QueueEmpty(Sq))        cout << "Queue Length: " << QueueLength(Sq) << endl;    QueueTraverse(Sq);        return 0;}

輸出為：

單是順序儲存，若不是迴圈隊列，演算法的時 間效能是不高的，但迴圈隊列也面臨著數組可能溢出的問題。