使用C++循环实现队列数据结构

Question

我编写了以下 C++ 代码来实现队列数据结构。但是，我有两个问题：

1. 每当我删除前面的元素时，它都可以正常工作。但是，当我按 2 删除前面的元素时，即使队列为空，我也会收到一条消息说 “队列为空”，下一行是 5。如何防止 5 出现？为什么会出现？

2. 当我完全填满队列并想要显示内容时，队列正在无限打印而不会停止。我认为显示函数中的 for 循环有问题。当队列未满时，显示功能正常工作。我该如何解决这个问题？

我的代码：

#include<iostream>
using namespace std;
int data;
class queue {

    private:
        int front,rear,capacity,a[100];

    public:
        queue(int n)
        {
            rear=front=-1;
            capacity=n;
        }

        void enqueue(int n)
        {
            if(front==-1)
            {
                front++;
                rear=front;
                a[front]=n;     
                return; 
            }
            if(rear%capacity==(front-1)%capacity)
            {
                cout<<"Queue is full\n";
                return;
            }
            rear=(rear+1)%capacity;
            a[rear]=n;

        }

        int dequeue()
        {
            if(front==rear&&front==-1)
            {
                cout<<"Queue is empty";
                return 0;
            }   
            if(front==rear&&front!=-1)
            {
                data=a[front];
                front=rear=-1;
                return data;
            }

            data=a[front];
            front=(front+1)%capacity;
            return data;
        }

        void display()
        {
            int i;
            for(i=front;i!=rear+1;i=(i+1)%capacity)
            cout<<a[i]<<endl;
        }

};

main()
{
    int x,y,c;
    cout<<"Enter capacity\n";
    cin>>c;
    queue q(c);

    while(1)
    {
        cout<<"Select option 1.insert 2.delete 3.display 4.exit\n";
        cin>>x;
        switch(x)
        {
            case 1: cout<<"Enter the element\n";
                    cin>>y;
                    q.enqueue(y);
                    break;
            case 2: q.dequeue();
                    break;
            case 3: q.display();
                    break;
            case 4: exit(0);                    
        }
    }
    return 0;
}

谢谢！！

Answer 1

1.空队列的显示

即使在空队列中删除元素也很有效。但是空队列的显示有问题：

当队列为空时，front 和 rear 都是 -1。

for 循环以 i=front 开头，所以 i 为 -1

条件是i != rear + 1;，第一次为真（如-1 != 0），所以循环执行一次打印a[-1]，这是未定义的行为。因此是垃圾输出。

2.满队

当队列已满时，front 为 0，rear 为 capactity-1。

所以你以 i 为 0 开始你的 for 循环，然后你循环并打印出每个元素。最后一个元素是i 是rear 即capacity-1

当进一步迭代时，i = (i + 1) % capacity 使用 i 的当前值，这相当于 i= (capacity-1 + 1)% capacity 将是 0，在这里你再次开始循环！

随着您的增量，您将永远不会达到循环结束条件。

如何解决？

这是一个工作版本

void display()
{
    int i;
    if (front == -1)  // This is a special case
        cout << "No elements" <<endl;
    else              // now the general case: do the module in the loop body (i.e. uppon increment and success
        for (i = front; i != rear + 1; i++) 
            cout << a[i% capacity] << endl;
}

Answer 2

在 C++ 中循环队列（在本例中为整数）的更简单实现是：

CircularQueue.h：

class CircularQueue
{
public:
    CircularQueue(int n);
    ~CircularQueue();
    bool Empty();
    bool Full();
    void push(int i);
    bool front(int& i);
    void pop();
private:
    int N;
    int Capacity;
    int* buffer;
    int head;
    int tail;
};

CircularQueue.cpp：

#include "CircularQueue.h"

CircularQueue::CircularQueue(int n) : N(n) {
    Capacity = N + 1;
    buffer = new int[Capacity];
    head = 0;
    tail = 0;
}

CircularQueue::~CircularQueue()
{
    delete[] buffer;
}

bool CircularQueue::Empty()
{
    return head == tail;
}

bool CircularQueue::Full()
{
    return (head + 1) % Capacity == tail;
}

void CircularQueue::push(int i)
{
    if (!Full()) {
        buffer[head] = i;
        head = (head + 1) % Capacity;
    }
}

bool CircularQueue::front(int& i)
{
    if (!Empty()) {
        i = buffer[tail];
        return true;
    }
    else
        return false;
}

void CircularQueue::pop()
{
    if (!Empty())
        tail = (tail + 1) % Capacity;
}

参考：http://www.drdobbs.com/thread-safe-circular-queue/184401814