第1关：循环队列的基本操作

任务描述

本关任务是实现循环队列的基本操作函数，以实现判断队列是否为满、是否为空、求队列元素个数、进队和出队等功能。

相关知识

队列的基本概念

队列（简称队）也是一种运算受限的线性表，在这种线性表上，插入限定在表的某一端进行，删除限定在表的另一端进行。

队列的插入操作称为进队，删除操作称为出队。

允许插入的一端称为队尾，允许删除的一端称为队头。

新插入的元素只能添加到队尾，被删除的只能是排在队头的元素。

一个队列的示意图:

队列通常有两种存储结构，即顺序存储结构和链式存储结构。

队列的顺序存储结构简称为顺序队列，它由一个一维数组（用于存储队列中元素）及两个分别指示队头和队尾的变量组成，这两个变量分别称为“队头指针”和“队尾指针”。

通常约定队尾指针指示队尾元素的当前位置，队头指针指示队头元素的前一个位置。

循环队列的类型定义
#define MAX_QSIZE 5 // 最大队列长度+1struct SqQueue{ QElemType *base; // 初始化的动态分配存储空间 int front; // 头指针，若队列不空，指向队列头元素 int rear; // 尾指针，若队列不空，指向队列尾元素的下一个位置};

使用顺序队列时会出现“假溢出现象”，为了能够充分地使用数组中的存储空间，可以把数组的前端和后端连接起来，形成一个环形的表，即把存储队列元素的表从逻辑上看成一个环。这个环形的表叫做循环队列。

一个循环队列示意图：

队头队尾指针进1的操作为：

  • 队头指针进1：front=(front+1) MOD MaxSize

  • 队尾指针进1：rear=(rear+1) MOD MaxSize

为了在循环队列中区分队空和队满，规定：

  • 设置队空条件为front==rear。

  • 设置队满条件为(rear+1) MOD MaxSize==front。也就是说，当rear指到front的前一位置时就认为队列满了。

显然在这样设置的队满条件下，队满条件成立时队中还有一个空闲单元，也就是说这样的队中最多只能进队MaxSize-1个元素。

编程要求

根据提示，在右侧编辑器补充代码，编写循环队列的基本操作函数。

void InitQueue(SqQueue &Q); // 构造一个空队列Qvoid DestroyQueue(SqQueue &Q); // 销毁队列Q，Q不再存在void ClearQueue(SqQueue &Q); // 将Q清为空队列int QueueEmpty(SqQueue Q); // 若队列Q为空队列，则返回TRUE；否则返回FALSEint QueueLength(SqQueue Q); // 返回Q的元素个数，即队列的长度int GetHead(SqQueue Q,QElemType &e); // 若队列不空，则用e返回Q的队头元素，并返回OK；否则返回ERRORint EnQueue(SqQueue &Q,QElemType e); // 插入元素e为Q的新的队尾元素int DeQueue(SqQueue &Q,QElemType &e); // 若队列不空，则删除Q的队头元素，用e返回其值，并返回OK；否则返回ERRORvoid QueueTraverse(SqQueue Q,void(*vi)(QElemType)); // 从队头到队尾依次对队列Q中每个元素调用函数vi()

测试说明

平台会对你编写的代码进行测试：

测试输入：

10 20 30 40 50

60

预期输出：

队列长度为: 4

现在队列中元素:

10 20 30 40

删除的元素是10

删除的元素是20

队列长度为: 3

现在队列中元素:

30 40 60

现在队头元素为:30

开始你的任务吧，祝你成功！

代码示例

#include #include#include using namespace std; // 函数结果状态代码#define TRUE 1#define FALSE 0#define OK 1#define ERROR 0#define OVERFLOW -1typedef int QElemType;#define MAX_QSIZE 5 // 最大队列长度+1struct SqQueue{ QElemType *base; // 初始化的动态分配存储空间 int front; // 头指针，若队列不空，指向队列头元素 int rear; // 尾指针，若队列不空，指向队列尾元素的下一个位置};void print(QElemType i){ printf("%d ",i);}void InitQueue(SqQueue &Q); // 构造一个空队列Qvoid DestroyQueue(SqQueue &Q); // 销毁队列Q，Q不再存在void ClearQueue(SqQueue &Q); // 将Q清为空队列int QueueEmpty(SqQueue Q); // 若队列Q为空队列，则返回TRUE；否则返回FALSEint QueueLength(SqQueue Q); // 返回Q的元素个数，即队列的长度int GetHead(SqQueue Q,QElemType &e); // 若队列不空，则用e返回Q的队头元素，并返回OK；否则返回ERRORint EnQueue(SqQueue &Q,QElemType e); // 插入元素e为Q的新的队尾元素int DeQueue(SqQueue &Q,QElemType &e); // 若队列不空，则删除Q的队头元素，用e返回其值，并返回OK；否则返回ERRORvoid QueueTraverse(SqQueue Q,void(*vi)(QElemType)); // 从队头到队尾依次对队列Q中每个元素调用函数vi()int main(){ int j; int i=0,l; QElemType d; SqQueue Q; InitQueue(Q); for(i=0;i<MAX_QSIZE;i++) { scanf("%d",&d);EnQueue(Q,d); }; printf("队列长度为: %d\n",QueueLength(Q)); printf("现在队列中元素:\n"); QueueTraverse(Q,print); DeQueue(Q,d); printf("删除的元素是%d\n",d); DeQueue(Q,d); printf("删除的元素是%d\n",d); scanf("%d",&d); EnQueue(Q,d);printf("队列长度为: %d\n",QueueLength(Q)); printf("现在队列中元素:\n"); QueueTraverse(Q,print); j=GetHead(Q,d); if(j) printf("现在队头元素为:%d\n",d); ClearQueue(Q); DestroyQueue(Q);}// 循环队列的基本操作(9个)void InitQueue(SqQueue &Q){ // 构造一个空队列Q /********** Begin **********/Q.base = new QElemType[MAX_QSIZE]; if(!Q.base) exit(OVERFLOW); // 存储分配失败 Q.front = Q.rear = 0;/********** End **********/}void DestroyQueue(SqQueue &Q){ // 销毁队列Q，Q不再存在 /********** Begin **********/free(Q.base); Q.base=NULL; Q.front=Q.rear=0; /********** End **********/}void ClearQueue(SqQueue &Q){ // 将Q清为空队列/********** Begin **********/Q.front=Q.rear=0;/********** End **********/}int QueueEmpty(SqQueue Q){ // 若队列Q为空队列，则返回TRUE；否则返回FALSE /********** Begin **********/if(Q.front==Q.rear)return TRUE; elsereturn FALSE;/********** End **********/ }int QueueLength(SqQueue Q){ // 返回Q的元素个数，即队列的长度 /********** Begin **********/return (Q.rear-Q.front+MAX_QSIZE)%MAX_QSIZE;/********** End **********/ } int GetHead(SqQueue Q,QElemType &e) { // 若队列不空，则用e返回Q的队头元素，并返回OK；否则返回ERROR /********** Begin **********/if(Q.front==Q.rear) // 队列空 return ERROR; e=Q.base[Q.front]; return OK; /********** End **********/}int EnQueue(SqQueue &Q,QElemType e){ // 插入元素e为Q的新的队尾元素 /********** Begin **********/if((Q.rear+1)%MAX_QSIZE==Q.front)return ERROR; Q.base[Q.rear]=e; Q.rear=(Q.rear+1)%MAX_QSIZE; return OK;/********** End **********/ }int DeQueue(SqQueue &Q,QElemType &e){ // 若队列不空，则删除Q的队头元素，用e返回其值，并返回OK；否则返回ERROR /********** Begin **********/ if(Q.front==Q.rear)return ERROR; e=Q.base[Q.front]; Q.front=(Q.front+1)%MAX_QSIZE; return OK;/********** End **********/}void QueueTraverse(SqQueue Q,void(*vi)(QElemType)){ // 从队头到队尾依次对队列Q中每个元素调用函数vi() /********** Begin **********/int i=Q.front; while(i!=Q.rear){vi(Q.base[i]);i=(i+1)%MAX_QSIZE; } printf("\n");/********** End **********/}

第2关：链队列的基本操作

任务描述

本关任务是实现链队列的基本操作函数，以实现判断队列是否为满、是否为空、求队列元素个数、进队和出队等功能。

相关知识

链队列的基本概念

队列的链式存储结构简称为链队列。

这里采用的链队是一个同时带有队头指针front和队尾指针rear的单链表。

队头指针指向队头结点，队尾指针指向队尾结点即单链表的尾结点，并将队头和队尾指针结合起来构成链队结点，

链队列逻辑示意图：

下面给出一种链队列的实现方案。

链队列的类型定义
typedef struct QNode{ QElemType data; QNode *next;}*QueuePtr;struct LinkQueue{ QueuePtr front,rear; // 队头、队尾指针};

编程要求

根据提示，在右侧编辑器补充代码，编写链队列的基本操作函数。

void InitQueue(LinkQueue &Q); // 构造一个空队列Qvoid DestroyQueue(LinkQueue &Q); // 销毁队列Q，Q不再存在void ClearQueue(LinkQueue &Q); // 将Q清为空队列int QueueEmpty(LinkQueue Q); // 若队列Q为空队列，则返回TRUE；否则返回FALSEint QueueLength(LinkQueue Q); // 返回Q的元素个数，即队列的长度int GetHead(LinkQueue Q,QElemType &e); // 若队列不空，则用e返回Q的队头元素，并返回OK；否则返回ERRORint EnQueue(LinkQueue &Q,QElemType e); // 插入元素e为Q的新的队尾元素int DeQueue(LinkQueue &Q,QElemType &e); // 若队列不空，则删除Q的队头元素，用e返回其值，并返回OK；否则返回ERRORvoid QueueTraverse(LinkQueue Q,void(*vi)(QElemType)); // 从队头到队尾依次对队列Q中每个元素调用函数vi()

测试说明

平台会对你编写的代码进行测试：

测试输入：

10 20 30 40 50

60

预期输出：

队列长度为: 5

`现在队列中元素:

10 20 30 40 50

删除的元素是10

`删除的元素是20

队列长度为: 4

现在队列中元素:

30 40 50 60

现在队头元素为:30

开始你的任务吧，祝你成功！

代码示例

#include #include#include using namespace std; // 函数结果状态代码 #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define OK 1 #define ERROR 0#define OVERFLOW -1 typedef int QElemType; typedef struct QNode{ QElemType data; QNode *next;}*QueuePtr;struct LinkQueue{ QueuePtr front,rear; // 队头、队尾指针};void print(QElemType i){ printf("%d ",i);}void InitQueue(LinkQueue &Q); // 构造一个空队列Qvoid DestroyQueue(LinkQueue &Q); // 销毁队列Q，Q不再存在void ClearQueue(LinkQueue &Q); // 将Q清为空队列int QueueEmpty(LinkQueue Q); // 若队列Q为空队列，则返回TRUE；否则返回FALSEint QueueLength(LinkQueue Q); // 返回Q的元素个数，即队列的长度int GetHead(LinkQueue Q,QElemType &e); // 若队列不空，则用e返回Q的队头元素，并返回OK；否则返回ERRORint EnQueue(LinkQueue &Q,QElemType e); // 插入元素e为Q的新的队尾元素int DeQueue(LinkQueue &Q,QElemType &e); // 若队列不空，则删除Q的队头元素，用e返回其值，并返回OK；否则返回ERRORvoid QueueTraverse(LinkQueue Q,void(*vi)(QElemType)); // 从队头到队尾依次对队列Q中每个元素调用函数vi()int main(){ int j; int i=0,l; QElemType d; LinkQueue Q; InitQueue(Q); for(i=0;inext=NULL; /********** End **********/}void DestroyQueue(LinkQueue &Q){ // 销毁队列Q(无论空否均可) /********** Begin **********/while(Q.front){Q.rear=Q.front->next;free(Q.front);Q.front=Q.rear;}/********** End **********/}void ClearQueue(LinkQueue &Q){ // 将Q清为空队列/********** Begin **********/QueuePtr p=Q.front,q;Q.front=Q.rear;while(p->next!=NULL){q=p;p=p->next;free(q);}/********** End **********/ }int QueueEmpty(LinkQueue Q) { // 若Q为空队列，则返回TRUE，否则返回FALSE /********** Begin **********/ if(Q.front->next==NULL)return TRUE;elsereturn FALSE;/********** End **********/}int QueueLength(LinkQueue Q){ // 求队列的长度 /********** Begin **********/ QueuePtr p=Q.front;int i=0;while(p!=Q.rear){i++;p=p->next;}return i;/********** End **********/}int GetHead(LinkQueue Q,QElemType &e){ // 若队列不空，则用e返回Q的队头元素，并返回OK，否则返回ERROR /********** Begin **********/QueuePtr p;if(Q.front==Q.rear)return ERROR;p=Q.front->next;e=p->data;return OK;/********** End **********/ }int EnQueue(LinkQueue &Q,QElemType e){ // 插入元素e为Q的新的队尾元素/********** Begin **********/QueuePtr p=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));if(!p) exit(OVERFLOW);p->data=e;p->next=NULL;Q.rear->next=p;Q.rear=p;/********** End **********/}int DeQueue(LinkQueue &Q,QElemType &e){ // 若队列不空，删除Q的队头元素，用e返回其值，并返回OK，否则返回ERROR/********** Begin **********/ QueuePtr p;if(Q.front==Q.rear)return ERROR;p=Q.front->next;e=p->data;Q.front->next=p->next;if(Q.rear==p)Q.rear=Q.front;free(p);return OK;/********** End **********/}void QueueTraverse(LinkQueue Q,void(*vi)(QElemType)){ // 从队头到队尾依次对队列Q中每个元素调用函数vi()/********** Begin **********/ QueuePtr p=Q.front->next;while(p!=NULL){vi(p->data);p=p->next;}printf("\n");/********** End **********/ }