循环队列display

循环队列是一种数据结构，它在数组中实现队列的功能。循环队列中的第一个索引紧跟在最后一个索引之后，形成了一个环状结构。这种设计可以解决顺序队列的假溢出问题。

为了实现循环队列，我们可以使用一个数组来存储队列元素，并使用两个指针front和rear来分别指向队列的第一个元素和最后一个元素。初始时，front和rear都指向-1。当队列为空时，front和rear的值都为-1。

循环队列的插入操作是在rear指针的位置插入元素，然后将rear指针向后移动一位。如果rear指针移到了数组的最后一个位置，它将被重置为0，以形成循环。同样，删除操作是在front指针的位置删除元素，然后将front指针向后移动一位。

循环队列的display操作是将队列中的所有元素按照顺序输出。可以通过遍历数组并使用front和rear指针来实现此操作。具体步骤如下：
1. 如果front和rear的值都为-1，表示队列为空，输出"Queue is empty"。
2. 否则，根据front和rear的位置，按照顺序输出队列中的元素。
3. 如果rear的位置在front之前，需要分两部分输出。先从front位置到数组的最后一个元素输出，然后从数组的第一个元素到rear位置输出。
4. 如果rear的位置在front之后，直接从front到rear位置输出。

相关问题

2、定义一个循环队列，并实现对循环队列的以下操作 （1）初始化 （2）入队 （3）出队 （4）求循环队列的长度 （5）取循环队列的队头元素 （6）显示队列中各元素的值 （7）用循环队列实现舞伴问题

循环队列是一种特殊的线性表，它将队列的两端连接起来形成一个环形结构。这样，当队列满时，新的元素会从队尾开始存储，而旧的元素会被新元素“覆盖”。以下是循环队列的基本操作以及如何在Python中实现：

class CircularQueue:
    def __init__(self, size):
        """
        初始化循环队列，设初始容量为size，front和rear分别为队首和队尾指针，默认初始化为空
        """
        self.queue = [None] * size
        self.front = -1
        self.rear = -1

    def is_empty(self):
        """
        判断队列是否为空
        """
        return self.front == -1 and self.rear == -1

    def enqueue(self, item):
        """
        入队操作，如果队列为满，则需要扩展容量
        """
        if (self.rear + 1) % len(self.queue) == self.front:
            self._resize(len(self.queue) * 2)
        if self.is_empty():
            self.front = 0
        else:
            self.front = (self.front + 1) % len(self.queue)
        self.queue[self.rear] = item
        self.rear = (self.rear + 1) % len(self.queue)

    def dequeue(self):
        """
        出队操作，如果队列为空则抛出异常
        """
        if self.is_empty():
            raise IndexError("Dequeue from empty queue")
        item = self.queue[self.front]
        if self.front == self.rear:
            self.front = self.rear = -1
        else:
            self.front = (self.front + 1) % len(self.queue)
        return item

    def get_length(self):
        """
        返回循环队列的长度（实际元素个数）
        """
        if self.is_empty():
            return 0
        else:
            return (self.rear + 1 - self.front) % len(self.queue)

    def get_front(self):
        """
        取循环队列的队头元素
        """
        if self.is_empty():
            return None
        else:
            return self.queue[(self.front + 1) % len(self.queue)]

    def display(self):
        """
        显示队列中各元素的值
        """
        if self.is_empty():
            print("Queue is empty.")
        else:
            index = self.front + 1
            while index != self.rear:
                print(self.queue[index], end=" ")
                index = (index + 1) % len(self.queue)
            # 如果队尾未到达队首，打印最后一个元素
            if self.front != self.rear:
                print(self.queue[self.rear])

    def _resize(self, new_size):
        """
        队列满时的扩容操作
        """
        temp_queue = [None] * new_size
        for i in range((self.rear - self.front + 1) % len(self.queue)):
            temp_queue[i] = self.queue[(self.front + i) % len(self.queue)]
        self.queue = temp_queue
        self.front = 0
        self.rear = (self.rear + 1) % new_size


# 示例使用
cq = CircularQueue(5)
cq.enqueue(1)
cq.enqueue(2)
cq.display()  # 输出: 1 2
print(cq.get_length())  # 输出: 2
cq.dequeue()
cq.display()  # 输出: 2

在这个实现中，我们首先定义了一个`CircularQueue`类，包含各种操作方法。例如，`enqueue()`用于入队，`dequeue()`用于出队，`get_length()`返回队列长度，`get_front()`获取队头元素，`display()`展示队列内容。

对于舞伴问题（Partner Problem），你可以将其视为一种特殊的循环队列应用。在一个社交活动中，每个人都有一个舞伴，每次有新人加入，就需要找到尚未配对的人作为他们的舞伴。这里可以利用循环队列的特性，在每个新成员到来时，先查看队列头部是否有空位（即队首和队尾是否相等），如果没有，就按照先进先出的原则找到下一个合适的舞伴。这需要在上述实现的基础上添加相应的逻辑处理。

用C语言定义一个循环队列，并实现对循环队列的以下操作： （1）初始化 （2）入队 （3）出队 （4）求循环队列的长度 （5）取循环队列的队头元素 （6）显示队列中各元素的值 （7）用循环队列实现舞伴问题

在C语言中，我们可以使用数组和索引来创建一个简单的循环队列。这里是一个基本的实现：

#include <stdio.h>
#define MAX_SIZE 100

typedef struct {
    int *queue; // 队列元素数组
    int front;   // 队头指针
    int rear;    // 队尾指针
    int size;    // 当前元素数量
} Queue;

// 初始化循环队列
void init(Queue *q) {
    q->queue = (int*)malloc(MAX_SIZE * sizeof(int));
    if (!q->queue)
        printf("Memory allocation failed.\n");
    q->front = q->rear = -1;
    q->size = 0;
}

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

// 出队操作
int dequeue(Queue *q) {
    if (q->size <= 0)
        return -1; // 空队列处理
    int value = q->queue[q->front];
    if (q->front == q->rear)
        q->front = q->rear = -1;
    else
        q->front = (q->front + 1) % MAX_SIZE;
    q->size--;
    return value;
}

// 求循环队列的长度
int queue_length(Queue *q) {
    return q->size;
}

// 取队头元素
int get_front(Queue *q) {
    return (q->front != -1) ? q->queue[q->front] : -1;
}

// 显示队列元素
void display(Queue *q) {
    if (q->size == 0)
        printf("Queue is empty.\n");
    else {
        for (int i = 0; i < q->size; i++) {
            if (i == q->front)
                printf("(%d)", q->queue[i]);
            else
                printf("%d", q->queue[i]);
        }
        printf("\n");
    }
}

// 舞伴问题：假设每个人都有一个舞伴，当找到一个新舞伴时，需要将旧舞伴从队列中移除并添加到新舞伴的列表。这是一个示例，简化版本，仅用于说明如何使用上述函数。
void partner(Queue *partners, Queue *new_partners) {
    while (queue_length(partners) > 0) {
        int current_partner = dequeue(partners);
        enqueue(new_partners, current_partner);
    }
}

// 示例用法
int main() {
    Queue partners, new_partners;
    init(&partners);
    init(&new_partners);
    
    // ... 执行入队、出队等操作 ...

    display(&partners); // 显示当前伙伴列表
    partner(&partners, &new_partners); // 将所有伙伴转移到新伙伴列表
    
    return 0;
}