循环队列中的Full / Empty Buffer区别

Question

在循环队列的数组实现中，如果前面指向第一个元素之前的一个槽，后面指向最后一个元素，那么我们面临如何识别队列是满还是空的问题。

为了解决这个问题，我们要么使用计数器，要么在缓冲区中浪费一个空间。

我正在考虑以下方法。请纠正我哪里出错了，如果不是，请告诉我这是否比上述解决方案更好/更差。

1. 前面指向第一个元素，后面指向最后一个元素；
2. 具有检查队列是否仅剩 1 个元素的功能；
3. 如果我们要对最后一个元素进行出队，则将前后设为 -1；
4. 如果前后均为-1，isEmpty() 将为真；
5. 如果 front = (rear + 1) % size，isFull 将为真。

Answer 1

这种方法在逻辑上没有太大的错误。您将front 和rear 中的负值视为一种指示队列为空的标志。假设您更新front 和rear 的逻辑将值保持在0..size 范围内，您只需将其中一个设置为超出该范围即可指示队列为空。

考虑这个替代方案。许多循环队列使用front 和rear 索引作为无符号值，size 作为 2 的幂。它们的值的更新总是递增，并且允许它们环绕。这避免了调整这些索引的复杂逻辑。因为索引是无符号的，即使它们环绕，差分算法也能正常工作以确定元素的数量。

即使索引在增量时环绕，模数的工作原理是 size 是 2 的幂。这确保环绕不会影响模数计算。

unsigned front_ = 0, rear_ = 0;
Type q_[SIZE];

unsigned getCount () { return rear_ - front_; }
bool isEmpty () { return getCount() == 0; }
bool isFull () { return getCount() == SIZE; }
bool enQ (Type val) {
    bool result = !isFull();
    if (result) q_[rear_++ % SIZE] = val;
    return result;
}
bool deQ (Type *val) {
    bool result = !isEmpty();
    if (result) *val = q_[front_++ % SIZE];
    return result;
}