如何在 C++ 中管理循环队列事件?


简介

循环队列是对线性队列的改进,它被引入是为了解决线性队列中内存浪费的问题。循环队列使用 FIFO 原则来插入和删除元素。在本教程中,我们将讨论循环队列的操作以及如何管理它。

什么是循环队列?

循环队列是数据结构中另一种类型的队列,其首尾相连。它也称为循环缓冲区。它的操作类似于线性队列,那么为什么我们需要在数据结构中引入新的队列呢?

对于线性队列,当队列达到其最大限制时,在尾部指针之前可能存在一些内存空间。这会导致内存损失,而一个好的算法是最大限度地利用资源的算法。

为了解决内存浪费的问题,开发人员引入了循环队列的概念,它将尾部和头部连接起来,从而可以插入更多元素。

循环队列的基本功能

  • 尾部 (Rear) − 它返回队列的尾部值。

  • 头部 (Front) − 它返回队列的头部值。

  • 出队 (deQueue) − 此内置方法用于从队列中删除元素,同时检查队列是否为空。

  • 入队 (enQueue) − 此方法用于向队列中插入新元素,同时检查队列的大小。

在循环队列中,元素添加到尾部,从头部删除元素。deQueue 和 enQueue 是与队列大小无关的函数,并在其实现中使用模运算符。它们的时间复杂度为 O(1)。

管理循环队列

我们通过使用 enQueue 和 deQueue 操作来管理循环队列。最初,循环队列的头部值为 0,尾部值为 -1,其中循环队列中的所有元素都为 NULL。

示例

使用数组实现循环队列的 C++ 代码

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
 
class Queue {
   //Initializing front and rear of the queue
   int rear, front;
   int sz;
   int* arr;
 
   public:
   Queue(int s) {
      front = rear = -1;
      sz = s;
      arr = new int[s];
   }
   
   void enQueue(int v);
   int deQueue();
   void displayQueue();
};
 
//Circular queue function
void Queue::enQueue(int v) {
   if ((front == 0 && rear == sz - 1)
      || (rear == (front - 1) % (sz - 1))) {
         printf("\nNo Space Queue is Full");
         return;
      }
   
      //Inserting the front element
      else if (front == -1) {
         front = rear = 0;
         arr[rear] = v;
      }
   
      else if (rear == sz - 1 && front != 0) {
         rear = 0;
         arr[rear] = v;
      }
   
      else {
         rear++;
         arr[rear] = v;
      }
}
 
//Function for deleting queue elements
int Queue::deQueue() {
   if (front == -1) {
      printf("\nQueue needs data it is empty");
      return INT_MIN;
   }
   
   int ele = arr[front];
   arr[front] = -1;
   if (front == rear) {
      front = -1;
      rear = -1;
   }
   else if (front == sz - 1)
      front = 0;
   else
      front++;
   return ele;
}
 
//Printing Circular queue elements
void Queue::displayQueue() {
   if (front == -1) {
      printf("\nQueue Empty");
      return;
   }
   printf("\nCircular Queue elements are: \n");
   if (rear >= front) {
      for (int i = front; i <= rear; i++)
      printf("%d ", arr[i]);
   } else {
      for (int i = front; i < sz; i++)
      printf("%d ", arr[i]);
   
      for (int i = 0; i <= rear; i++)
      printf("%d ", arr[i]);
   }
}
 
int main() {
   Queue q(5);
   //Pushing data in circular queue
   q.enQueue(10);
   q.enQueue(20);
   q.enQueue(3);
   q.enQueue(5);
   //Printing circular queue elements
   q.displayQueue();
   
   //Deleting front elements of circular queue
   printf("\nDeleted element = %d\n", q.deQueue());
   printf("\nDeleted element = %d", q.deQueue());
   q.displayQueue();
   q.enQueue(13);
   q.enQueue(27);
   q.enQueue(50);
   q.displayQueue();
   q.enQueue(22);
   
   return 0;
}

输出

Circular Queue elements are: 
10 20 3 5 
Deleted element = 10

Deleted element = 20
Circular Queue elements are: 
3 5 
Circular Queue elements are: 
3 5 13 27 50 
No Space Queue is Full

结论

循环队列用于内存管理和 CPU 调度。它使用 displayQueue() 函数来显示队列元素。

我们已经完成了本教程。希望本教程能帮助您了解如何实现循环队列。

更新于: 2023年2月22日

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