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任务描述
相关知识
编程要求
测试说明
AC_Code
任务描述
本关任务:实现 step1/SeqQueue.cpp 中的SQ_IsEmpty
、SQ_IsFull
、SQ_Length
、SQ_In
和SQ_Out
五个操作函数,以实现判断队列是否为空、是否为满、求队列长度、队列元素入队和出队等功能。
相关知识
队列是一个插入操作和删除操作受到限制的线性表数据结构。队列的插入和删除被限制在表的两端,即插入操作只能在表的一端进行,而删除操作只能在表的另一端进行,因此队列又称先进先出表。
顺序存储的队列
队列既可以采用顺序存储,也可以采用链接存储来实现。下面给出了一种基于顺序存储的队列实现方案:
该队列存储了 4 个元素 {56,77,15,12} ,其中 56 为队列头, 12 为队列尾。
这种实现方案将队列元素存储在一片连续的空间中,并通过data
、front
、rear
和max
四个属性元素组织成为一个结构:
data
: 给出队列存储空间的起始地址;front
: 为队头指针,它指向队头元素;rear
: 为队尾指针,它指向下一个入队元素的存储位置;max
: 指明队列存储空间中最多可存储的数据元素个数。(通常为了区分队列空和满,会在队列尾留一个空数据单元,此时队列最多可放max-1
个数据元素)
特别说明:空间的开始地址为
data
,连续空间里的位置编号从data
所指的开始位置起,到该空间的结束位置,编号依次是0,1,2,…,max-1
。在图1的示例中max=6
。下一个出队元素(这里是队列的头结点)所存储的位置编号用front
给出,下一个入队元素应存储的位置编号用rear
给出。
基于这些属性要素组织成的队列结构如下所示:
struct SeqQueue {
T* data; // 指向数据元素数组的指针
int front; // 下一个出队元素的数组下标
int rear; // 下一个入队元素应该存放的单元的数组下标
int max; // 队列中最多可放max-1个数据元素,留一个空数据单元以区分空和满
};
为了大家更好地理解队列空、队列满以及入队和出队操作,相关知识介绍如下:
-
队列为空的判断:当
front
与rear
相等时,队列为空。 -
队列为满的判断:当
front=0
,rear=max-1
或者front=rear+1
时,队列为满。 -
出队操作:出队操作的前提是队列不为空。每出队一个元素(将
front
处的元素出队),就将front
加 1 ;加 1 后,如果front
超出最后一个位置max-1
,就将front
重新设置为 0 。 -
入队操作:入队操作的前提是队列不为满。每入队一个元素(新元素存储在
rear
处),就将rear
加 1 ;加 1 后,如果rear
超出最后一个位置max-1
,就将rear
重新设置为 0 。
同时为了讨论简单,我们假设队列元素的数据类型为整数:
typedef int T; // 队列元素的数据类型
据此,只要给定指向该结构的一指针sq
,就可对队列进行出队入队操作。
- 在给定图1的状态下,连续 2 次出队操作,这时的状态则变为如图 2 所示的状态。
- 在给定图 2 的状态下,连续 2 次入队操作(依次入队 23 、78 ),这时的状态则如图 3 所示。
顺序队列的主要操作
对数据元素进行操作处理是一个数据结构的重要组成部分。队列涉及的主要操作如下:
-
创建队列:创建一个最多可以存储
maxlen
个元素的顺序队列。具体操作函数定义如下:SeqQueue* SQ_Create(int maxlen)
; -
释放队列空间:释放队列所占用的空间,以删除队列。具体操作函数定义如下:
void SQ_Free(SeqQueue* sq)
; -
置空队列:将队列置空。具体操作函数定义如下:
void SQ_MakeEmpty(SeqQueue* sq)
; -
判断队列是否为空:若队列为空,则返回
true
,否则返回false
。具体操作函数定义如下:bool SQ_IsEmpty(SeqQueue* sq)
; -
判断队列是否为满:若队列满,则返回
true
,否则返回false
。具体操作函数定义如下:bool SQ_IsFull(SeqQueue* sq)
; -
求队列长度:获取队列的长度。具体操作函数定义如下:
int SQ_Length(SeqQueue* sq)
; -
将元素 x 入队:将 x 入队,若入队失败(队列满),则返回
false
,否则返回true
。具体操作函数定义如下:bool SQ_In(SeqQueue* sq, T x)
; -
从队列
sq
出队一个元素:item
为出队的元素的值。若出队成功(队列不为空),则返回true
;否则(队列空),返回false
,此时item
不会返回有效值。具体操作函数定义如下:bool SQ_Out(SeqQueue* sq, T& item)
; -
获取队列头结点元素:返回时
head
保存头结点元素。若获取失败(队列空),则返回值为false
,否则返回值为true
。具体操作函数定义如下:bool SQ_Head(SeqQueue* sq, T& head)
; -
打印队列元素:依次打印出队列中的每个元素。具体操作函数定义如下:
void SQ_Print(SeqQueue* sq)
。
编程要求
本关任务是实现 step1/SeqQueue.cpp 中的SQ_IsEmpty
、SQ_IsFull
、SQ_Length
、SQ_In
和SQ_Out
五个操作函数,以实现判断队列是否为空、是否为满、求队列长度、队列元素入队和出队等功能。具体要求如下:
-
SQ_IsEmpty
:判断队列是否为空,若队列为空,则返回true
,否则返回false
。 -
SQ_IsFull
:判断队列是否为满,若队列满,则返回true
,否则返回false
。 -
SQ_Length
:获取队列的长度。 -
SQ_In
:将 x 入队,若入队失败(队列满),则返回false
,否则返回true
。 -
SQ_Out
:从队列出队一个元素,若出队成功(队列不为空),则返回true
;否则(队列空),返回false
。 -
输入输出格式请参见后续说明及测试样例
注意:本关必读中提及的其他操作已经由平台实现,你在实现本关任务的五个操作函数时,在函数体内可调用其他操作。 本关涉及的代码文件 SeqQueue.cpp 中的 5 个操作函数的代码框架如下:
bool SQ_IsEmpty(SeqQueue* sq)
// 判断队列是否为空,为空返回true,否则返回false。
{
// 请在这里补充代码,完成本关任务
/********** Begin *********/
/********** End **********/
}
bool SQ_IsFull(SeqQueue* sq)
// 判断队列是否为满。为满返回true,否则返回false。
{
// 请在这里补充代码,完成本关任务
/********** Begin *********/
/********** End **********/
}
int SQ_Length(SeqQueue* sq)
// 队列长度
{
// 请在这里补充代码,完成本关任务
/********** Begin *********/
/********** End **********/
}
bool SQ_In(SeqQueue* sq, T x)
// 将x入队。若入队失败(队列满),则返回false,否则返回true。
{
// 请在这里补充代码,完成本关任务
/********** Begin *********/
/********** End **********/
}
bool SQ_Out(SeqQueue* sq, T& item)
// 从队列sq出队一个元素,返回时item为出队的元素的值。若出队成功(队列不为空),则返回true,否则(队列空),返回false,此时item不会返回有效值。
{
// 请在这里补充代码,完成本关任务
/********** Begin *********/
/********** End **********/
}
测试说明
本关的测试文件是 step1/Main.cpp ,负责对你实现的代码进行测试。具体代码如下:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "SeqQueue.h"
#include <string.h>
#pragma warning(disable:4996)
void main()
{
int maxlen;
scanf("%d", &maxlen);
SeqQueue* sq=SQ_Create(maxlen);
char dowhat[100];
while(true) {
scanf("%s", dowhat);
if (!strcmp(dowhat,"in")) {
T x;
scanf("%d", &x);
SQ_In(sq,x);
}else if (!strcmp(dowhat,"out")) {
T item;
SQ_Out(sq, item);
}
else {
break;
}
}
int length=SQ_Length(sq);
printf("Queue length: %d\n", length);
printf("Queue data: ");
SQ_Print(sq);
system("PAUSE");
SQ_Free(sq);
}
注意:step1/Main.cpp 的代码不能被修改。
输入输出说明: 输入格式: 首先输入一个值 len ,测试程序创建一个可以存储 len 个数据元素的队列。然后输入多个操作:如果输入 “in” ,则后面跟一个数 x ,表示 x 入队列;如果输入 “out” ,表示出队列操作;如果输入 “end” ,表示输入结束。
输出格式: 先输出队列长度,然后从队头到队尾依次输出队列的各元素。
以下是平台对step1/Main.cpp
的测试样例: 样例输入: 5
in 1
in 3
in 5
in 9
in 12
out
end
样例输出 Queue length: 4
Queue data: 3 5 9 12
开始你的任务吧,祝你成功!
人生,最宝贵的莫过于光阴。人生,最璀璨的莫过于事业。人生,最快乐的莫过于奋斗。
如果你觉得有收获,请在下面点赞或留言。
AC_Code
**************************************************************/
// 循环顺序的队列实现文件
/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "SeqQueue.h"
SeqQueue* SQ_Create(int maxlen)
// 创建顺序队列, 队列最多存储maxlen个队列元素。
{
SeqQueue* sq=(SeqQueue*)malloc(sizeof(SeqQueue));
sq->data=(T*)malloc(sizeof(T)*(maxlen+1));
sq->front=sq->rear=0;
sq->max=maxlen+1;
return sq;
}
void SQ_Free(SeqQueue* sq)
// 释放队列空间,以删除队列。
{
free(sq->data);
free(sq);
}
void SQ_MakeEmpty(SeqQueue* sq)
// 将队列置空。
{
sq->front=0;
sq->rear=0;
}
bool SQ_IsEmpty(SeqQueue* sq)
// 判断队列是否为空,为空返回true,否则返回false。
{
// 请在Begin-End之间补充代码,完成队列是否为空的判断。
/********** Begin *********/
return sq->front == sq->rear;//当front与rear相等时,队列为空。
/********** End **********/
}
bool SQ_IsFull(SeqQueue* sq)
// 判断队列是否为满。为满返回true,否则返回false。
{
// 请在Begin-End之间补充代码,完成队列是否为满的判断。
/********** Begin *********/
if((sq->rear+1)%(sq->max)==(sq->front))
return true;
/********** End **********/
}
int SQ_Length(SeqQueue* sq)
// 队列长度。
{
// 请在Begin-End之间补充代码,获取队列长度。
/********** Begin *********/
return (sq->rear-sq->front+sq->max)%sq->max;
/********** End **********/
}
bool SQ_In(SeqQueue* sq, T x)
// 将x入队。若入队失败(队列满),则返回false,否则返回true。
{
// 请在Begin-End之间补充代码,将 x 入队。
/********** Begin *********/
if((sq->rear+1)%sq->max==sq->front)
return false;
T* head=sq->data;
head[sq->rear]=x;//新元素插入队尾
sq->rear=(sq->rear+1)%sq->max;//队尾指针加1
/********** End **********/
}
bool SQ_Out(SeqQueue* sq, T& item)
// 从队列sq出队一个元素,返回时item为出队的元素的值。若出队成功(队列不为空),则返回true,否则(队列空),返回false,此时item不会返回有效值。
{
// 请在Begin-End之间补充代码,完成元素出队操作。
/********** Begin *********/
if(sq->front==sq->rear) return false;
T*head=sq->data;//做的时候出错的地方
item=head[sq->front];//保留队头的元素
sq->front=(sq->front+1)%sq->max;//很容易遗漏的一点,队头指针需要加1
return true;
/********** End **********/
}
bool SQ_Head(SeqQueue* sq, T& head)
// 获取队列头结点元素,返回时head保存头结点元素。
// 若获取失败(队列空),则返回值为false,否则返回值为true。
{
if ( SQ_IsEmpty(sq) ){
return false;
}
else {
head = sq->data[sq->front];
return true;
}
}
void SQ_Print(SeqQueue* sq)
// 依次打印出队列中的每个元素。
{
int i=sq->front;
if (SQ_IsEmpty(sq)) {
printf("queue is emtpy");
return;
}
for (i=sq->front; i!=sq->rear; i=(i+1)%sq->max) {
printf("%d ", sq->data[i]);
}
printf("\n");
}