如何在 C++ 中管理迴圈佇列事件?


簡介

迴圈佇列是對線性佇列的改進,它被引入是為了解決線性佇列中記憶體浪費的問題。迴圈佇列使用 FIFO 原則來插入和刪除元素。在本教程中,我們將討論迴圈佇列的操作以及如何管理它。

什麼是迴圈佇列?

迴圈佇列是資料結構中另一種型別的佇列,其首尾相連。它也稱為迴圈緩衝區。它的操作類似於線性佇列,那麼為什麼我們需要在資料結構中引入新的佇列呢?

對於線性佇列,當佇列達到其最大限制時,在尾部指標之前可能存在一些記憶體空間。這會導致記憶體損失,而一個好的演算法是最大限度地利用資源的演算法。

為了解決記憶體浪費的問題,開發人員引入了迴圈佇列的概念,它將尾部和頭部連線起來,從而可以插入更多元素。

迴圈佇列的基本功能

  • 尾部 (Rear) − 它返回佇列的尾部值。

  • 頭部 (Front) − 它返回佇列的頭部值。

  • 出隊 (deQueue) − 此內建方法用於從佇列中刪除元素,同時檢查佇列是否為空。

  • 入隊 (enQueue) − 此方法用於向佇列中插入新元素,同時檢查佇列的大小。

在迴圈佇列中,元素新增到尾部,從頭部刪除元素。deQueue 和 enQueue 是與佇列大小無關的函式,並在其實現中使用模運算子。它們的時間複雜度為 O(1)。

管理迴圈佇列

我們透過使用 enQueue 和 deQueue 操作來管理迴圈佇列。最初,迴圈佇列的頭部值為 0,尾部值為 -1,其中迴圈佇列中的所有元素都為 NULL。

示例

使用陣列實現迴圈佇列的 C++ 程式碼

#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;
}

輸出

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

結論

迴圈佇列用於記憶體管理和 CPU 排程。它使用 displayQueue() 函式來顯示佇列元素。

我們已經完成了本教程。希望本教程能幫助您瞭解如何實現迴圈佇列。

更新於: 2023年2月22日

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