试验 --循环队列的基本操作及应用

实验四循环队列的基本操作实验目的：1、熟悉将算法转换成程序代码的过程。

2、了解单循环队列的逻辑结构特性，熟练掌握循环队列顺序存储结构的C 语言描述方法。

3、熟练掌握循环队列的基本操作：入队、出队等，掌握循环队列的存取特性。

实验内容：1、分别建立包含6个数据元素的循环队列；2、从键盘输入一个数据元素x，进行入队操作；3、获取队头元素的值；4、对循环队列进行出队操作；5、打印循环队列元素和队列长度；6、给出程序及各项操作结果。

实验步骤：#include <stdio.h>#include <malloc.h>#include <stdlib.h>#define MAXSIZE 100 /*队列的最大容量*/typedef int DataType;typedef struct {DataType data[MAXSIZE]; /*队列的存储空间*/int front, rear; /*队头队尾指针*/}SeqQueue,*PSeqQueue;PSeqQueue Init_SeqQueue( ){ /*初始化一新队列，入口参数：无，返回值：新顺序队列指针，null表示失败*/ PSeqQueue Q;Q=( PSeqQueue )malloc(sizeof(SeqQueue));if (Q){Q->front=0;Q->rear=0;printf("置空队列成功！");}return Q;}void Destroy_SeqQueue(PSeqQueue *Q){ /*销毁一队列，入口参数：要销毁的顺序队列指针的地址，返回值：无*/ if (*Q)free(*Q);*Q=NULL;}int Empty_SeqQueue(PSeqQueue Q)/*判断队列是否为空，入口参数：顺序队列，返回值：1表示为空，0表示非空*/{ if (Q && Q->front==Q->rear)return (1);elsereturn (0);}int QueueLength (PSeqQueue Q){学生自己写}//返回Q的元素个数，即队列的长度int In_SeqQueue ( PSeqQueue Q , DataType x)/*入队操作，入口参数：顺序队列和待入队元素x ，返回值：1表示成功，－1表示队满溢出*/{ if ((Q->rear+1)%MAXSIZE==Q->front){ printf("队满");return -1; /*队满不能入队*/}else{ Q->rear=(Q->rear+1) % MAXSIZE;Q->data[Q->rear]=x;return 1; /*入队完成*/}}int Out_SeqQueue (PSeqQueue Q,DataType *x){ /*出队操作，入口参数：顺序队列，返回值：1表示成功，－1表示队空,出队的元素保存到*x */if (Empty_SeqQueue(Q)){printf("队空");return -1; /*队空不能出队*/}else{ Q->front=(Q->front+1) % MAXSIZE;*x=Q->data[Q->front];return 1; /*出队完成*/}}int Front_SeqQueue(PSeqQueue Q ,DataType *x){ /*取队头元素，入口参数：顺序队列和取出元素存放地址，返回值：1表示成功，－1表示队空*/if (Q->front==Q->rear){printf("队空");return -1; /*队空不能得到队头元素*/}else{ *x=Q->data[(Q->front+1)%MAXSIZE];return 1; /*取队头元素操作完成*/}}void display(PSeqQueue S){学生填写}void main(){（由学生填写）}实验用测试数据和相关结果分析：（由学生填写）实验总结：（由学生填写）。

实验目的：通过本次实验，掌握循环队列的基本概念和操作方法，了解其在实际应用中的优势，并能够熟练运用循环队列解决实际问题。

实验环境：操作系统：Windows 10编程语言：C语言开发环境：Visual Studio实验内容：1. 循环队列的定义及初始化2. 循环队列的入队操作3. 循环队列的出队操作4. 循环队列的判空操作5. 循环队列的判满操作6. 循环队列的遍历操作7. 循环队列的应用实例实验步骤：一、循环队列的定义及初始化1. 定义循环队列的数据结构：```c#define MAX_SIZE 100 // 定义队列的最大容量typedef struct {int data[MAX_SIZE]; // 存储队列元素的数组int front; // 队头指针int rear; // 队尾指针} CircleQueue;```2. 初始化循环队列：```cvoid InitQueue(CircleQueue q) {q->front = q->rear = 0; // 初始化队头和队尾指针}```二、循环队列的入队操作1. 判断队列是否已满：```cint IsFull(CircleQueue q) {return (q->rear + 1) % MAX_SIZE == q->front;}```2. 入队操作：```cint EnQueue(CircleQueue q, int e) {if (IsFull(q)) {return 0; // 队列已满，无法入队}q->data[q->rear] = e; // 将元素e入队q->rear = (q->rear + 1) % MAX_SIZE; // 更新队尾指针return 1; // 入队成功}```三、循环队列的出队操作1. 判断队列是否为空：```cint IsEmpty(CircleQueue q) {return q->front == q->rear;}```2. 出队操作：```cint DeQueue(CircleQueue q, int e) {if (IsEmpty(q)) {return 0; // 队列为空，无法出队}e = q->data[q->front]; // 将队头元素出队q->front = (q->front + 1) % MAX_SIZE; // 更新队头指针 return 1; // 出队成功}```四、循环队列的判空操作1. 判断队列是否为空：```cint IsEmpty(CircleQueue q) {return q->front == q->rear;}```五、循环队列的判满操作1. 判断队列是否已满：```cint IsFull(CircleQueue q) {return (q->rear + 1) % MAX_SIZE == q->front; }```六、循环队列的遍历操作1. 遍历循环队列：```cvoid TraverseQueue(CircleQueue q) {if (IsEmpty(q)) {printf("队列为空，无法遍历。

循环队列的基本操作循环队列是一种特殊的队列，它的队尾和队头是相连的。

相比于普通队列，在插入元素时可以循环利用队列的空间，提高了存储空间的利用效率。

循环队列的基本操作包括初始化队列、入队操作、出队操作以及判断队列是否为空或已满等。

下面将详细介绍循环队列的基本操作。

1.初始化队列：循环队列通常用一个数组来实现，在初始化队列时，需要初始化队头和队尾指针为空指针，将队头和队尾指针指向数组的第一个元素。

同时，需要设定队列的容量，以便后续操作判断队列是否已满。

2.入队操作：向队列插入元素的操作称为入队。

当队列未满时，可以将元素插入到队尾指针所指向的位置，并将队尾指针往后移动一位。

需要注意的是，如果队尾指针已经到达数组的末尾，则需要将其循环到数组的开头，保持队列的循环性质。

3.出队操作：从队列中删除元素的操作称为出队。

当队列非空时，可以将队头指针所指向的元素删除，并将队头指针往后移动一位，以表示队头的指向已经变为下一个元素。

同样需要注意的是，如果队头指针已经到达数组的末尾，则需要将其循环到数组的开头。

4.判断队列是否为空：队列为空的条件是队头指针和队尾指针相等，并且它们都为空指针。

如果队列为空，表示没有任何元素在队列中。

5.判断队列是否已满：队列已满的条件是队尾指针的下一个位置等于队头指针。

由于队列的存储空间是一定的，当队列已满时，无法再插入元素。

以上就是循环队列的基本操作。

循环队列的实现相对简单，但需要注意队列满和空的特殊情况的处理，以及前后指针的循环移动。

比较常见的应用场景是操作系统的任务调度、缓冲区、计算排队等。

循环队列的特点是可以高效地利用存储空间，并且入队和出队操作的时间复杂度都是O(1)。

但是循环队列的容量是固定的，当队列已满时无法再插入元素，需要特殊处理如扩容或缩容的情况。

另外，由于队列的元素是顺序存储的，删除元素后，仍然占用着存储空间，可能导致存储空间的浪费。

在实际应用中，可以通过设置一个计数器来记录队列中有效元素的个数，以解决这个问题。

实验3 队列的操作及其应用
1实验目的
1）掌握队列的基本定义；
2）掌握循环队列基本操作的实现；
3）掌握利用栈和循环队列进行回文字符串的判定。

2 实验预备知识
⑴掌握队列这种抽象数据类型的特点，并能在相应的应用任务中正确选用它；队列是操作受限的线性表，是只允许仅在表的一端进行插入，而在另一端进行删除操作的线性表。

在队列中，允许插入的一端称为队尾（rear），允许删除的一端称为对头（front）；队列又称为先进先出（FirstInFirstOut）的线性表，简称FIFO结构。

因为它的修改是按先进先出的原则进行的。

⑵熟练掌握循环队列和链队列的基本操作实现算法，特别注意在循环队列中队满和队空的描述方法。

3 实验环境
1）硬件：每个学生需配备计算机一台
2）操作系统：Windows；
3）开发环境：eclipse。

4 实验学时
3学时
5 实验内容
(1)循环队列的进队和出队算法
(2)链队列的进队和出队算法。

一、实验目的1. 理解顺序循环队列的概念和原理。

2. 掌握顺序循环队列的初始化、入队、出队等基本操作。

3. 通过编程实现顺序循环队列，并验证其功能。

二、实验原理顺序循环队列是一种利用一维数组实现队列的存储结构。

它将一维数组看作是首尾相连的循环结构，队列的头部和尾部在数组的两端。

顺序循环队列的特点是：队列满时，头指针和尾指针相差一个数组的长度；队列空时，头指针和尾指针相等。

顺序循环队列的基本操作如下：1. 初始化：创建一个顺序循环队列，并设置头指针和尾指针。

2. 入队：将元素插入队列尾部。

3. 出队：从队列头部删除元素。

4. 判断队列是否为空或满。

三、实验内容1. 创建顺序循环队列类。

2. 实现顺序循环队列的初始化、入队、出队等基本操作。

3. 编写测试代码，验证顺序循环队列的功能。

四、实验步骤1. 创建顺序循环队列类，定义队列长度、头指针、尾指针等属性。

2. 实现顺序循环队列的初始化方法，初始化头指针和尾指针。

3. 实现顺序循环队列的入队方法，判断队列是否已满，如果未满，将元素插入队列尾部，并更新尾指针；如果已满，则提示队列已满。

4. 实现顺序循环队列的出队方法，判断队列是否为空，如果为空，则提示队列已空；如果未空，则从队列头部删除元素，并更新头指针。

5. 编写测试代码，创建顺序循环队列实例，执行入队和出队操作，验证顺序循环队列的功能。

五、实验结果与分析1. 初始化顺序循环队列```pythonclass CircularQueue:def __init__(self, size):self.queue = [None] sizeself.head = 0self.tail = 0self.count = 0self.maxsize = size```2. 入队操作```pythondef enqueue(self, item):if self.count == self.maxsize:print("Queue is full")else:self.queue[self.tail] = itemself.tail = (self.tail + 1) % self.maxsizeself.count += 1```3. 出队操作```pythondef dequeue(self):if self.count == 0:print("Queue is empty")else:item = self.queue[self.head]self.queue[self.head] = Noneself.head = (self.head + 1) % self.maxsize self.count -= 1return item```4. 测试代码```pythondef test_circular_queue():queue = CircularQueue(5)print("Enqueue 1 to 5:")for i in range(1, 6):queue.enqueue(i)print(queue.queue)print("Dequeue 1 to 5:")for _ in range(5):print(queue.dequeue())print(queue.queue)test_circular_queue()```实验结果分析：通过测试代码，我们可以看到顺序循环队列在初始化、入队和出队操作时都能正确执行。

实验4: 顺序循环队列基本操作一、实验目的1．熟悉并能实现顺序循环队列的定义和基本操作。

2．了解用队列解决实际应用问题。

二、实验要求1．进行队列的基本操作时要注意队列“先进先出”的特性。

2．复习关于栈操作的基础知识。

3．编写完整程序完成下面的实验内容并上机运行。

4．整理并上交实验报告。

三、实验内容1．任意输入队列长度和队列中的元素值，构造一个队列，对其进行清空、插入新元素、返回队头元素以及删除队头元素操作。

2．约瑟夫环的实现：设有n个人围坐在圆桌周围，现从某个位置i 上的人开始报数，数到m 的人就站出来。

下一个人，即原来的第m+1个位置上的人，又从1开始报数，再是数到m的人站出来。

依次重复下去，直到全部的人都站出来，按出列的先后又可得到一个新的序列。

由于该问题是由古罗马著名的史学家Josephus提出的问题演变而来，所以通常称为Josephus 问题。

例如：当n=8,m=4,i=1时，得到的新序列为：4，8，5，2，1，3，7，6编写程序选择循环队列（也可换为自己熟悉的数据结构）作为存储结构模拟整个过程，并依次输出出列的各人的编号。

3．(选做实验)设停车场内只有一个可停放n辆汽车的狭长通道，且只有一个大门可供汽车进出。

汽车在停车场内按车辆到达时间的先后顺序，依次由北向南排列（大门在最南端，最先到达的第一辆车停放在车场的最北端），若车场内已停满n辆汽车，则后来的汽车只能在门外的便道上等候，一旦有车开走，则排在便道上的第一辆车即可开入；当停车场内某辆车要离开时，在它之后开入的车辆必须先退出车场为它让路，待该辆车开出大门外，其它车辆再按原次序进入车场，每辆停放在车场的车在它离开停车场时必须按它停留的时间长短交纳费用。

试为停车场编制按上述要求进行管理的模拟程序。

程序编写提示：以栈模拟停车场，以队列模拟车场外的便道，按照从终端读入的输入数据序列进行模拟管理。

每一组输入数据包括三个数据项：汽车“到达”或“离去”信息、汽车牌照号码及到达或离去的时刻，对每一组输入数据进行操作后的输出数据为：若是车辆到达，则输出汽车在停车场内或便道上的停车位置；若是车离去，则输出汽车在停车场内停留的时间和应交纳的费用（在便道上停留的时间不收费）。

循环队列基本操作的实现循环队列是一种特殊的队列，它的特点是在连续的存储空间中循环使用。

实现循环队列的基本操作包括初始化队列、入队、出队和判空等。

接下来我将逐个介绍这些操作的实现方法。

1.初始化队列初始化队列的操作包括分配内存空间和设置队头和队尾指针。

在具体实现中，首先需要定义一个循环队列的结构体，包含队列的最大长度、队头指针(front)和队尾指针(rear)以及用于存放元素的数组。

然后使用malloc函数动态分配内存空间，并将队头和队尾指针初始化为0。

2.入队入队操作向队列中添加一个元素。

需要判断队列是否已满，即rear+1等于front，如果是则表示队列已满，不可插入新元素。

否则，将新元素插入到rear指针指向的位置，并更新rear指针。

3.出队出队操作将队头元素删除并返回。

首先需要判断队列是否为空，即front等于rear，如果是则表示队列为空，无法执行出队操作。

否则，将队头指针向后移动一位，并返回删除的元素。

4.判空判空操作用于判断队列是否为空。

当队头指针等于队尾指针时，表示队列为空。

5.判满判满操作用于判断队列是否已满。

当队尾指针的下一位等于队头指针时，表示队列已满。

实现循环队列的基本操作需要考虑边界条件，如何确定队列已满或为空，并且要注意队列的环形特点。

下面给出一个具体的实现示例：```Ctypedef structint* data; // 存放元素的数组int front; // 队头指针int rear; // 队尾指针int maxSize; // 最大长度} CircularQueue;//初始化队列void initQueue(CircularQueue* queue, int maxSize)queue->data = (int*)malloc(maxSize * sizeof(int));queue->front = queue->rear = 0;queue->maxSize = maxSize;//入队操作void enQueue(CircularQueue* queue, int element)if ((queue->rear + 1) % queue->maxSize == queue->front)printf("Queue is full\n");return;}queue->data[queue->rear] = element;queue->rear = (queue->rear + 1) % queue->maxSize; //出队操作int deQueue(CircularQueue* queue)if (queue->front == queue->rear)printf("Queue is empty\n");return -1;}int element = queue->data[queue->front];queue->front = (queue->front + 1) % queue->maxSize; return element;//判空操作int isEmpty(CircularQueue* queue)return queue->front == queue->rear;//判满操作int isFull(CircularQueue* queue)return (queue->rear + 1) % queue->maxSize == queue->front;```以上就是循环队列的基本操作的实现方法。

实现循环队列的入队出队等基本操作循环队列是一种特殊的队列数据结构，通过循环利用数组空间来实现入队和出队操作。

它的特点是队头和队尾可以在数组上循环移动，从而充分利用数组空间，提高队列的效率。

下面将详细介绍循环队列的实现。

1.定义循环队列的数据结构循环队列的数据结构由以下几个成员组成：-一个固定大小的数组，用于存储队列元素。

- 一个队头指针front，指向队列的第一个元素。

- 一个队尾指针rear，指向队列的最后一个元素的下一个位置。

2.初始化循环队列首先，我们需要在内存中分配一个固定大小的数组，并初始化队头和队尾指针为0。

```pythondef __init__(self, k: int):self.queue = [0] * kself.front = self.rear = 0```3.入队操作入队操作会在队尾插入一个新元素，并将队尾指针后移一位。

如果队列已满，则入队操作会失败。

```pythondef enqueue(self, value: int) -> bool:if self.isFull(:return Falseself.queue[self.rear] = valueself.rear = (self.rear + 1) % len(self.queue)return True```4.出队操作出队操作会删除队头元素，并将队头指针后移一位。

如果队列为空，则出队操作会失败。

```pythondef dequeue(self) -> bool:if self.isEmpty(:return Falseself.front = (self.front + 1) % len(self.queue)return True```5.判空操作判空操作会检查队头和队尾指针是否相等，如果相等则说明队列为空。

```pythondef isEmpty(self) -> bool:return self.front == self.rear```6.判满操作判满操作会检查队尾指针的下一位是否等于队头指针，如果相等则说明队列已满。

数据结构实验4循环队列的实现和运算循环队列是一种特殊的队列，它的特点是可以循环利用已经出队的元
素所占用的空间。

循环队列采用一维数组来实现，通常需要两个指针（称
为队头指针front和队尾指针rear）。

循环队列的基本操作包括初始化、判空、判满、入队、出队、获取队
头元素等。

1. 初始化：循环队列的初始化很简单，只需将队头指针front和队
尾指针rear都置为0即可。

2. 判空：当队头指针front和队尾指针rear相等时，队列为空。

3. 判满：当队尾指针rear加1后等于队头指针front时，队列为满。

4. 入队操作：在插入元素之前，需要判断队列是否已满。

如果队列
为满，则无法插入新的元素；否则，在rear指针的位置插入新的元素，
并将rear指针往后移动一位。

5. 出队操作：在删除元素之前，需要判断队列是否为空。

如果队列
为空，则无法删除元素；否则，在front指针的位置删除元素，并将
front指针往后移动一位。

6. 获取队头元素：获取队列的队头元素很简单，只需返回front指
针位置的元素即可。

循环队列的实现比较简洁高效，主要是通过取模运算来实现队列指针
的循环移动。

当rear指针到达数组的最后一个位置时，再插入新的元素时，需要将rear指针指向数组的第一个位置；当front指针在数组的最
后一个位置上时，再删除元素时，需要将front指针指向数组的第一个位置。

通过循环队列的实现和运算，可以高效地进行队列的操作，从而提高算法的执行效率。

在实际应用中，循环队列常被用于实现缓冲区、进程调度等场景。

循环队列的基本操作及实现循环队列是一种基于数组实现的队列，它的特点是可以循环利用数组空间，避免了数组空间的浪费。

循环队列的基本操作包括入队、出队、判空、判满等，下面我们来详细介绍一下。

1. 入队操作入队操作是将元素添加到队列的末尾，也就是队尾。

在循环队列中，我们需要维护两个指针，一个指向队头，一个指向队尾。

当队列为空时，队头和队尾指针都指向数组的第一个位置。

当队列不为空时，队尾指针指向最后一个元素的下一个位置。

入队操作的实现如下：```void enqueue(int data) {if ((rear + 1) % MAX_SIZE == front) {printf("Queue is full.\n");return;}queue[rear] = data;rear = (rear + 1) % MAX_SIZE;}```2. 出队操作出队操作是将队头元素删除，并返回该元素的值。

在循环队列中，我们同样需要维护队头和队尾指针。

当队列为空时，无法进行出队操作。

出队操作的实现如下：```int dequeue() {if (front == rear) {printf("Queue is empty.\n");return -1;}int data = queue[front];front = (front + 1) % MAX_SIZE;return data;}```3. 判空操作判空操作是判断队列是否为空。

在循环队列中，当队头和队尾指针相同时，队列为空。

判空操作的实现如下：```bool isEmpty() {return front == rear;}```4. 判满操作判满操作是判断队列是否已满。

在循环队列中，当队尾指针的下一个位置等于队头指针时，队列已满。

判满操作的实现如下：```bool isFull() {return (rear + 1) % MAX_SIZE == front;}```以上就是循环队列的基本操作及实现。