第1关：循环队列

任务描述

本关任务：编写一个循环队列，实现入队、出队操作，判断队空、队满等特殊情况。

相关知识

为了完成本关任务，你需要掌握：1.循环队列定义，2.入队、出队的定义，3.队空、队满的情况。

循环队列定义

循环队列将数组存储区看成是一个首尾相接的环形区域（下图）。当数据存放到尾地址后，下一个地址就跳转到首地址。循环队列定义如下：

1. struct Queue{
2. int maxSize; // 队列最大长度
3. int *data; // 数据指针
4. int front; // 头指针索引
5. int rear; // 尾指针索引
6. };

入队出队定义

入队操作：队列未满，在队尾插入一个元素item，使得data[rear+1]=item，若超过存储空间则尾指针索引取模(rear+1)%maxSize；

出队操作：队列不空，返回队首元素值data[front]，并移除队首元素front+1，若超过存储空间则头指针索引取模(front+1)%maxSize。

队空队满情况

初始化创建空队时，令front=rear=0， 其中front指向队首元素，rear指向队尾元素的下一个元素：

• 当队空时：front==rear
• 当队满时：front==rear 亦成立

因此只凭等式front==rear无法判断队空还是队满。 一个方法是少用一个元素空间，约定：队列头指针front在队尾指针rear的下一个位置上作为队列“满”状态的标志（如上图），即：

• 队空时： front==rear
• 队满时： (rear+1)%maxSize==front

编程要求

本关的编程任务是补全右侧代码片段isFull、isEmpty、enQueue和deQueue中Begin至End中间的代码，具体要求如下：

• 在isFull中，判断队列是否为满，若满返回true并在一行打印The queue is Full，否则返回false；
• 在isEmpty中，判断队列是否为空，若空返回true并在一行打印The queue is Empty，否则返回false；
• 在enQueue中，实现入队操作：将元素item加入队列尾部；
• 在deQueue中，实现出队操作：移除队列首部元素，并返回元素值。

测试说明

平台将自动编译补全后的代码，并生成若干组测试数据，接着根据程序的输出判断程序是否正确。

以下是平台的测试样例：

测试输入： 10 7 enqueue 30 enqueue 98 dequeue enqueue 96 dequeue dequeue enqueue 0 预期输出： 0 The queue is Empty

输入说明： 第一行n m分别表示循环队列大小、入队出队操作记录数量。 接下来m行，enqueue表示入队操作，后面接待入队元素；dequeue表示出队操作。

输出说明： 输出m个操作之后的所有队列元素。

---

开始你的任务吧，祝你成功！

//
//  queue_.cpp
//  Queue
//
//  Created by ljpc on 2018/5/29.
//  Copyright © 2018年 ljpc. All rights reserved.
//
 
#include "queue_.h"
 
 
void creatQueue(Queue* que, int maxSize)
//  创建一个循环队列指针que，队列最大长度为maxSize
{
    que->maxSize = maxSize;
    que->data = (int*)malloc(maxSize * sizeof(int));
    que->front = que->rear = 0;
}
 
void destroyQueue(Queue* que)
//  释放队列内存空间
{
    free(que->data);
}
 
bool isFull(Queue* que)
//  判断队列que是否为满
//  若满返回 true 并在一行打印  The queue is Full 末尾换行！！！
//  否则返回 false
 
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    if ((que->rear+1) % que->maxSize == que->front)
    {
        printf("The queue is Full\n");
        return true;
    }
    else return false;
    /********** End **********/
}
 
bool isEmpty(Queue* que)
//  判断队列que是否为空
//  若空返回 true 并在一行打印 The queue is Empty 末尾换行！！！
//  否则返回 false
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    if ((que->rear) % que->maxSize == que->front)
    {
        printf("The queue is Empty\n");
        return true;
    }   
    else 
    return false;
 
    /********** End **********/
}
 
int enQueue(Queue* que, int item)
//  实现入队操作：将元素item加入队列que尾部
//  若队列没满，编写加入操作，返回 1
//  若队列满了，不做任何操作，返回 -1
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    
    if (isFull(que))
    {
        return -1;
    }
    else 
    {
        que->data[que->rear] = item;
        que->rear=(que->rear+1)%que->maxSize;
        return 1;
    }
    /********** End **********/
}
 
int deQueue(Queue* que)
//  实现出队操作：移除队列que首部元素，并返回元素值
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    int x;
    if (isEmpty(que))
    {
        return false;
    }
    else 
    {
        x = que->data[que->front];
        que->front = (que->front + 1) % que->maxSize;        
    }
    return x;
 
    /********** End **********/
}
 
void printQueue(Queue* que)
//  打印队列
{
    while (isEmpty(que)==false) {
        int item = deQueue(que);
        printf("%d ", item);
    }
}

第2关：链队列

任务描述

本关任务：编写一个链队列，实现入队、出队操作，判断队空等特殊情况。

相关知识

为了完成本关任务，你需要掌握：1.链队列定义，2.入队、出队的定义，3.队空的情况。

链队列定义

链队列的定义是在单链表的基础上，增加一个尾指针。队列的特点是“先进先出”，因此只需要一头一尾两个指针，就可以快速地在队头取出数据，在队尾插入数据。

链队列动态创建节点，不需要预设大小，内存空间不需要连续，入队、出队更容易实现。但是存取速度慢，操作也比数组的方式更加复杂。

1. struct Node // 数据节点
2. {
3. int data; // 数据类型
4. Node *next; // 指向下一个节点的指针
5. };
6. struct LinkQueue // 链表队列
7. {
8. Node *front; // 头指针
9. Node *rear; // 尾指针
10. };

入队出队定义

入队操作：

• 第一步：为待入队元素创建数据节点Node* node；
• 第二步：将队尾节点next指向新节点rear->next = node;
• 第三步：修改队尾指针rear指向新节点rear = node。

出队操作：队列不空，返回队首元素值。

• 第一步：获取队首节点Node *node = front->next，注意front->next才是指向队列头节点，front本身不具备任何意义。
• 第二步：移除队首节点，修改front->next = node->next；
• 特殊情况：当队列最后一个元素被删除后，队列尾指针也丢失了，因此需对队尾指针重新赋值，即指向头结点 rear = front。

队空情况

初始化创建空队时，令rear = front，即队空的情况是rear == front。

编程要求

本关的编程任务是补全右侧代码片段isEmpty、enQueue和deQueue中Begin至End中间的代码，具体要求如下：

• 在isEmpty中，判断队列是否为空，若空返回true并在一行打印The queue is Empty，否则返回false；
• 在enQueue中，实现入队操作：将元素item加入队列尾部；
• 在deQueue中，实现出队操作：移除队列首部元素，并返回元素值。

测试说明

平台将自动编译补全后的代码，并生成若干组测试数据，接着根据程序的输出判断程序是否正确。

以下是平台的测试样例：

测试输入： 7 enqueue 30 enqueue 98 dequeue enqueue 96 dequeue dequeue enqueue 0 预期输出： 0 The queue is Empty

输入说明： 第一行m分别表示链队列入队出队操作记录数量。 接下来m行，enqueue表示入队操作，后面接待入队元素；dequeue表示出队操作。

输出说明： 输出m个操作之后的所有队列元素。

---

开始你的任务吧，祝你成功！

//
//  queue_.cpp
//  LinkQueue
//
//  Created by ljpc on 2018/5/30.
//  Copyright © 2018年 ljpc. All rights reserved.
//

#include "queue_.h"

void creatLinkQueue(LinkQueue* que)
//  创建一个循环队列指针que
{
    que->front = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    que->rear = que->front;
    que->rear->next = NULL;
}

bool isEmpty(LinkQueue* que)
//  判断队列que是否为空
//  若空返回 true 并在一行打印 The queue is Empty 末尾换行！！！
//  否则返回 false
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    if (que->rear == que->front)
    {
        printf("The queue is Empty\n");
        return true;
    }
    return false;
    /********** End **********/
}

void enQueue(LinkQueue* que, int item)
//  实现入队操作：将元素item加入队列que尾部
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    Node *newque=(Node*)malloc(sizeof(Node));
    if(newque!=NULL)
    {
        newque->data=item;
        newque->next=NULL;
        que->rear->next=newque;
        que->rear=newque;
    }
    /********** End **********/
}

int deQueue(LinkQueue* que)
//  实现出队操作：移除队列que首部元素，并返回元素值
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    int x;
    Node* p = que->front->next;
    x = p->data;
    que->front->next = p->next;
    if (p == que->rear)
    {
        que->rear = que->front;
    }
    return x;
    /********** End **********/
}

void printQueue(LinkQueue* que)
//  打印队列
{
    while (isEmpty(que)==false) {
        int item = deQueue(que);
        printf("%d ", item);
    }
}

第3关：单链表循环队列

任务描述

本关任务：编写一个单链表循环队列，实现入队、出队操作，判断队空等特殊情况。

相关知识

为了完成本关任务，你需要掌握：1.单链表循环队列定义，2.入队、出队的定义，3.队空的情况。

单链表循环队列

单链表循环队列设一个尾指针rear，不设头指针。队尾添加数据的时候，只需要在rear和rear->next之间插入该数据节点，然后将rear指向这个节点。因为没有头指针，所以添加一个整形变量size_来判定队列空的情况。

1. struct Node // 数据节点
2. {
3. int data; // 数据类型
4. Node *next; // 指向下一个节点的指针
5. };
6. struct CycleQueue // 循环链表队列
7. {
8. int size_; // 目前队列元素个数
9. Node *rear; // 尾指针
10. };

入队出队定义

注意初始队列时，尾指针rear = NULL以及rear->next = NULL。

入队操作：

• 为待入队元素创建数据节点Node* node；
• 如果队列为空，则尾节点指向新节点rear = node，rear->next指向队首节点rear->next = node。
• 如果队列非空，则在rear和rear->next之间插入新节点：
  1. Node *temp = rear->next;
  2. rear->next = node;
  3. node->next = temp;
  4. rear = node;
  5. rear->next = temp;

出队操作：队列不空，返回队首元素值。

• 第一步：获取队首节点Node *node = rear->next;
• 第二步：移除队首节点，修改rear->next = node->next。

队空情况

队列中不含数据节点，通过变量size_来判定队列空的情况。

编程要求

本关的编程任务是补全右侧代码片段isEmpty、enQueue和deQueue中Begin至End中间的代码，具体要求如下：

• 在isEmpty中，判断队列是否为空，若空返回true并在一行打印The queue is Empty，否则返回false；
• 在enQueue中，实现入队操作：将元素item加入队列尾部；
• 在deQueue中，实现出队操作：移除队列首部元素，并返回元素值。

测试说明

平台将自动编译补全后的代码，并生成若干组测试数据，接着根据程序的输出判断程序是否正确。

以下是平台的测试样例：

测试输入： 7 enqueue 30 enqueue 98 dequeue enqueue 96 dequeue dequeue enqueue 0 预期输出： 0 The queue is Empty

输入说明： 第一行m分别表示链队列入队出队操作记录数量。 接下来m行，enqueue表示入队操作，后面接待入队元素；dequeue表示出队操作。

输出说明： 输出m个操作之后的所有队列元素。

---

开始你的任务吧，祝你成功！

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#pragma warning(disable:6031)
//
//  queue_.cpp
//  Cycle
//
//  Created by ljpc on 2018/5/30.
//  Copyright © 2018年 ljpc. All rights reserved.
//

#include "queue_.h"


void creatCycleQueue(CycleQueue* que)
//  创建一个循环队列指针que
{
    que->size_ = 0;
    que->rear = NULL;
}

bool isEmpty(CycleQueue* que)
//  判断队列que是否为空
//  若空返回 true 并在一行打印 The queue is Empty 末尾换行！！！
//  否则返回 false
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    if (que->size_ == 0)
    {
        printf("The queue is Empty\n");
        return true;
    }
    return false;
    /********** End **********/

}

void enQueue(CycleQueue* que, int item)
//  实现入队操作：将元素item加入队列que尾部
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    Node* newque = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    newque->data = item;
    if (que->size_ > 0)
    {
        newque->next = que->rear->next;
        que->rear->next = newque;
        que->rear = newque;
        que->size_++;
    }
    else
    {
        que->rear = newque;
        que->rear->next = newque;
        que->size_++;
    }
    /********** End **********/
}

int deQueue(CycleQueue* que)
//  实现出队操作：移除队列que首部元素，并返回元素值
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    Node* p;
    int x;
    if (isEmpty(que))
    {
        return false;
    }
    if (que->size_ == 1)
    {
        x = que->rear->data;
        p = que->rear;
        que->rear = NULL;
        free(p);
    }
    if (que->size_ > 1)
    {
        p = que->rear->next;
        que->rear->next = p->next;
        x = p->data;
        free(p);
    }
    que->size_--;
    return x;
    /********** End **********/

}

void printQueue(CycleQueue* que)
//  打印队列
{
    while (isEmpty(que) == false) {
        int item = deQueue(que);
        printf("%d ", item);
    }
}