栈与队列：循环队列操作详解及应用

"循环队列操作的定义-数据结构 栈与队列" 在数据结构中，栈和队列是两种基本的线性数据结构，它们各有特定的操作规则和应用场景。循环队列作为队列的一种实现方式，尤其适用于内存有限的情况，通过巧妙地利用数组的循环特性来模拟队列的行为。 1. 循环队列的定义： 循环队列是一种特殊的队列，它使用一个固定大小的数组来存储元素，并通过设置前端(front)和后端(rear)指针来跟踪队列的状态。当队列为空时，front和rear都指向数组的起始位置；当队列满时，rear指向下一个将要插入的位置，而这个位置恰好是front的下一个位置（在数组中考虑到循环性质，即(rear+1)%maxSize等于front）。 2. 循环队列的基本操作： - `MakeEmpty()`: 这个操作初始化队列为空，将front和rear都设置为0。 - `IsEmpty()`: 判断队列是否为空，如果front和rear相等，则队列为空。 - `IsFull()`: 判断队列是否已满，如果(rear+1)模maxSize等于front，则队列已满，无法再插入元素。 - `SeqQueue<E>`构造函数: 这是一个模板类的构造函数，用于创建一个指定大小(maxSize)的循环队列。front和rear初始为0，数组`elements`用于存储队列元素，并进行动态分配，确保元素空间。同时，使用`assert`语句来检查分配是否成功，以避免空指针异常。 3. 栈和队列的特点和应用： - 栈（Stack）：遵循后进先出（LIFO）的原则，只允许在栈顶进行插入（push）和删除（pop）操作。栈在表达式求值、递归算法等方面有广泛应用。 - 队列（Queue）：遵循先进先出（FIFO）原则，允许在队尾（rear）插入元素，在队头（front）删除元素。队列常用于任务调度、打印杨辉三角形等场景。 - 优先级队列（Priority Queue）：是一种特殊的队列，其中每个元素都有一个优先级，队列按照优先级而非FIFO顺序进行操作。 4. 栈和队列的抽象数据类型（ADT）： - 栈的ADT通常包括构造函数、进栈、出栈、获取栈顶元素、判断栈是否为空和满的方法。 - 顺序栈（SeqStack）是栈的一种具体实现，使用数组存储元素，提供了相应的成员函数来实现栈的操作。 5. 示例代码： 代码展示了栈类`Stack`的定义，以及顺序栈类`SeqStack`的实现。`SeqStack`包含了栈顶指针`top`、最大容量`maxSize`以及元素数组`elements`。它还包含了一个溢出处理函数`overflowProcess()`，虽然在这个摘要中没有详细展开，但在实际应用中，这通常用于处理栈满时尝试插入元素的情况。 循环队列的高效性和灵活性使其在实际编程中得到了广泛的应用，尤其是在处理大量数据流或需要高效插入和删除操作的场合。了解并熟练掌握栈和队列，特别是循环队列的操作，对于理解和解决计算机科学中的许多问题至关重要。