循环队列 基本概念「建议收藏」
大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。
循环队列是 队列的一种特殊形式。首先介绍队列，然后引申出循环队列。 队列又称为“先进先出”(FIFO)线性表 限定插入操作只能在队尾进行，而删除操作只能在队首进行 队列也可以采用顺序存储结构或链表结构来实现，分别称为顺序队列和链队列
队列的顺序表示—顺序队列
用一组连续的存储单元依次存放从队首到队尾的元素，附设两个指针head和tail分别指向队首元素和队尾元素的位置， (有的地方用front 和 rear 表示)
当head = tail = 0时表示空队列
当插入新元素到队尾时，tail加1
当删除队首元素时，head加1，上图如果把C也删掉，那么就 head = tail 了
tail 始终指向队列元素的下一个位置
对应的操作： 队空：head=tail 求队长：tail – head 入队：新元素按 tail 指示位置加入，再将队尾指针加1 ，即 tail = tail + 1 出队：将head指示的元素取出，再将队头指针加1，即head = head + 1
下面引入循环队列
入队，tail指针变化： tail＝ （tail＋1）％maxsize
出队，head指针变化： head＝（ head ＋1）％maxsize
删除数据C，队列为空
依次插入数据D,E,F,G,H,I,J,K 队列满：head = tail
队满和队空时，均有head=tail 因此，只凭head=tail 还无法区分是满还是空。
如何判定队列满还是空？
方法1： 用一个计数变量来记载队列中的元素个数 初始化队列时c=0; 当入队时，计数变量＋1（ c=c+1 ） 当出队时，计数变量－1 （c=c-1） 当计数变量＝maxsize时，队满 当计数变量＝0时，队空
方法2： 牺牲一个元素空间，来区别队空或队满。 入队前，先判Q.rear+1是否等于Q.front， 若是则为队满。 而当Q.front=Q.rear时，为队空。 上图中：当数据J入队后，就认为队已满， 而当数据K再要入队时，就拒绝入队。
当队列已经满了，如果允许覆盖之前的数据：
队列已经满了之后， 继续插入数据L,M,N， 之前的数据D,E,F被覆盖 此时，队列已经满了， 最新的数据是：G,H,I，J，K,L,M,N
在程序中，取队列的数据的时候，如果检测到 队列满了， 此时，需要一次性取出队列中的数据，一次性取出数据的时候，不用管head指针，直接按照tail指针指向的位置开始取数据，直到循环取到tail-1位置停止。最终取出的数据的个数是 队列的长度 maxsize 取出之后，可以对队列指针 head 和tail初始化为 0，需要将队列满整个标志设置为False.
当应该用场景如下的时候： 1. 数据是一条一条的进入队列的 2. 队列中的数据是一次性读取的 一次性读取出队列中的所有数据的方式： 因为允许覆盖，有两种情况： 当队列满了之后， 需要根据tail,从tail所在位置的数据，绕一圈到tail-1位置所在的数据，都按照顺序取出来，这些数据是按照顺序，最新的数据。 当队列没有满的时候， 队列中所有的数据是 Head 到 tail之间的所有数据。
参考代码：
# -*- coding:utf-8 -*-
class CircleQueue:
def __init__(self,maxSize):
self.head = 0
self.tail = 0
self.cnt = 0
self.list =[0]*maxSize
self.size = maxSize
def is_full(self):
return self.cnt == self.size
def is_empty(self):
return 0 == self.cnt
def initqueue(self):
self.head = 0
self.tail = 0
self.cnt = 0
def enqueue(self,element):
if self.is_full():
#print 'data: %s' % element, 'pos:%d' % self.tail, 'cnt :%d' % self.cnt
self.list[self.tail] = element
self.tail = (self.tail + 1) % self.size
else:
#print 'data: %s' % element, 'pos:%d' % self.tail, 'cnt :%d' % self.cnt
self.list[self.tail] = element
self.cnt += 1
self.tail = (self.tail + 1) % self.size
''' def dequeue(self): var_list = [] if self.is_empty(): raise Exception('queue is empty') if self.is_full(): raise Exception('queue is empty') var_list.append(self.list[self.head]) self.cnt -= 1 self.head = (self.head + 1) % self.size return var_list '''
def deClearAllQueue(self):
var_list =[]
if self.is_full():
for i in range(self.tail,self.size):
var_list.append(self.list[i])
for i in range(0,self.tail):
var_list.append(self.list[i])
else:
index = self.head
while True:
if self.head == self.tail:
break
var_list.append(self.list[self.head])
self.head = (self.head +1)%self.size
self.head = 0
self.tail = 0
self.cnt = 0
return var_list
queue = CircleQueue(7)
for i in range(5):
queue.enqueue(str(i))
var = queue.deClearAllQueue()
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