用循环队列创建顺序队列

循环队列和顺序队列是两种不同的队列实现方式。循环队列是在顺序队列的基础上进行改进，解决了顺序队列在出队操作后空间浪费的问题。因此，可以通过使用循环队列来创建顺序队列。

具体实现方法是，定义一个固定大小的数组作为循环队列的存储空间，同时定义两个指针front和rear，分别指向队列的头部和尾部。在入队操作时，将元素插入到rear指针所指向的位置，并将rear指针向后移动一位。在出队操作时，将front指针向后移动一位，并返回front指针所指向的元素。

通过这种方式，就可以实现一个基于循环队列的顺序队列。需要注意的是，当rear指针到达数组的末尾时，需要将其折回数组的开始处，即将其指向0号位置，以形成循环的效果。

相关问题

写一个数据结构循环队列的顺序表示和实现C语言

循环队列是一种特殊的线性表，它在队列的一端添加元素，在另一端删除元素，当一端满时，元素会从队首开始存入，形成一个环形结构。以下是循环队列的顺序表示和C语言的基本实现：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义循环队列的结构体
typedef struct {
    int* queue;   // 存储元素的数组
    int front;    // 队头指针
    int rear;     // 队尾指针
    int capacity; // 队列容量
} Queue;

// 初始化循环队列
Queue* createQueue(int capacity) {
    Queue* q = (Queue*)malloc(sizeof(Queue));
    q->queue = (int*)malloc(capacity * sizeof(int));
    q->front = -1;
    q->rear = -1;
    q->capacity = capacity;
    return q;
}

// 判断队列是否为空
int isEmpty(Queue* q) {
    return q->front == -1;
}

// 判断队列是否已满
int isFull(Queue* q) {
    return (q->rear + 1) % q->capacity == q->front;
}

// 入队操作
void enqueue(Queue* q, int value) {
    if (isFull(q)) {
        printf("Queue is full.\n");
        return;
    }
    if (isEmpty(q)) {
        q->front = 0;
    } else {
        q->rear = (q->rear + 1) % q->capacity;
    }
    q->queue[q->rear] = value;
}

// 出队操作
int dequeue(Queue* q) {
    if (isEmpty(q)) {
        printf("Queue is empty.\n");
        return -1; // 或者抛出错误
    }
    int value = q->queue[q->front];
    if (q->front == q->rear) {
        free(q->queue);
        free(q);
        return value;
    } else {
        q->front = (q->front + 1) % q->capacity;
        return value;
    }
}

// 删除队列并释放内存
void destroyQueue(Queue* q) {
    free(q->queue);
    free(q);
}

int main() {
    Queue* q = createQueue(5); // 创建一个容量为5的循环队列

    // 使用enqueue和dequeue方法演示操作...
    enqueue(q, 1);
    enqueue(q, 2);
    printf("Dequeued element: %d\n", dequeue(q)); // 输出: Dequeued element: 1

    destroyQueue(q); // 销毁队列
    return 0;
}

编写“可扩充循环队列头文件.h”,其中包含循环队列顺序存储结构及以下基本操作：构造空队列、销毁队列、清空队列、求队列长度、判循环队列空、取队头元素、插入元素、删除元素、遍历队列。再编写“可扩充循环队列主程序.cpp”,调用以上函数

首先，我们创建一个名为"CycleQueue.h" 的头文件，定义一个可扩充循环队列的数据结构：

#ifndef CYCLE_QUEUE_H
#define CYCLE_QUEUE_H

#include <iostream>

template <typename T>
class CycleQueue {
public:
    // 构造函数：初始化队列为空
    CycleQueue(size_t size);
    ~CycleQueue(); // 销毁队列

    // 插入元素到队尾
    void enqueue(const T& item);
    // 从队头取出元素
    T dequeue();
    // 判断队列是否为空
    bool isEmpty() const;
    // 求队列长度
    size_t getLength() const;

    // 清空队列
    void clear();

    // 遍历队列
    void traverse() const;

private:
    T* data; // 存储数据的指针
    size_t front; // 队头指针
    size_t rear; // 队尾指针
    size_t capacity; // 队列容量
};

// 具体实现部分留给CycleQueue.cpp
#endif // CYCLE_QUEUE_H

接下来，在 "CycleQueue.cpp" 文件中实现上述功能：

#include "CycleQueue.h"

// 构造函数：初始队列为空，容量为给定值
template <typename T>
CycleQueue<T>::CycleQueue(size_t size) : data(new T[size]), front(0), rear(0), capacity(size) {}

// 销毁队列
template <typename T>
CycleQueue<T>::~CycleQueue() {
    delete[] data;
}

// 其他成员函数的具体实现...
// ...

template <typename T>
void CycleQueue<T>::enqueue(const T& item) {
    if (rear == (front + capacity - 1) % capacity) { // 判满
        resize(capacity * 2); // 扩容
    }
    data[rear] = item;
    rear = (rear + 1) % capacity; // 循环更新队尾
}

// ...其他函数的实现...

template <typename T>
void CycleQueue<T>::clear() {
    front = rear = 0;
    for (size_t i = 0; i < capacity; ++i) {
        data[i] = T{}; // 或者清除默认值
    }
}

// 遍历队列
template <typename T>
void CycleQueue<T>::traverse() const {
    std::cout << "Traversing queue: ";
    for (size_t i = front; i != rear; ++i) {
        std::cout << data[i] << ' ';
    }
    std::cout << '\n';
}

// 全部实现完毕后记得关闭文件
#endif // !CYCLE_QUEUE_CPP

现在你已经有了一个`CycleQueue`模板类，包含了所有你需要的基本操作。在主程序中，你可以实例化这个队列并使用这些函数。例如：

#include "CycleQueue.cpp"
int main() {
    CycleQueue<int> q(5);

    // 使用队列操作...
    q.enqueue(1);
    q.enqueue(2);
    q.dequeue();
    q.traverse();

    return 0;
}