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- UID
- 1029342
- 性别
- 男
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环形队列是在实际编程极为有用的数据结构,它有如下特点。
它是一个首尾相连的FIFO的数据结构，采用数组的线性空间,数据组织简单。能很快知道队列是否满为空。能以很快速度的来存取数据。
因为有简单高效的原因，甚至在硬件都实现了环形队列.
环形队列广泛用于网络数据收发，和不同程序间数据交换（比如内核与应用程序大量交换数据,从硬件接收大量数据）均使用了环形队列.
一.环形队列实现原理
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内存上没有环形的结构，因此环形队列实上是数组的线性空间来实现。那当数据到了尾部如何处理呢？它将转回到0位置来处理。这个的转回是通过取模操作来执行的。
因此环列队列的是逻辑上将数组元素q[0]与q[MAXN-1]连接，形成一个存放队列的环形空间。
为了方便读写，还要用数组下标来指明队列的读写位置。head/tail.其中head指向可以读的位置，tail指向可以写的位置。
环形队列的关键是判断队列为空，还是为满。当tail追上head时，队列为满时，当head追上tail时，队列为空。但如何知道谁追上谁。还需要一些辅助的手段来判断.
如何判断环形队列为空，为满有两种判断方法。
一.是附加一个标志位tag
当head赶上tail，队列空，则令tag=0,
当tail赶上head，队列满，则令tag=1,
二.限制tail赶上head，即队尾结点与队首结点之间至少留有一个元素的空间。
队列空： head==tail
队列满： (tail+1)% MAXN ==head
二.附加标志实现算法
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采用第一个环形队列有如下结构
[cpp] view plain copy
print?
typedef struct ringq{
int head; /* 头部，出队列方向*/
int tail; /* 尾部，入队列方向*/
int tag ;
int size ; /* 队列总尺寸 */
int space[RINGQ_MAX]; /* 队列空间 */
}RINGQ;
初始化状态: q->head = q->tail = q->tag = 0;
队列为空 q->head == q->tail) && (q->tag == 0)
队列为满: ((q->head == q->tail) && (q->tag == 1))
入队操作:如队列不满，则写入
q->tail = (q->tail + 1) % q->size ;
出队操作：如果队列不空，则从head处读出。
下一个可读的位置在 q->head = (q->head + 1) % q->size
完整代码
头文件ringq.h
[cpp] view plain copy
print?
#ifndef __RINGQ_H__
#define __RINGQ_H__
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
#define QUEUE_MAX 20
typedef struct ringq{
int head; /* 头部，出队列方向*/
int tail; /* 尾部，入队列方向*/
int tag ; /* 为空还是为满的标志位*/
int size ; /* 队列总尺寸 */
int space[QUEUE_MAX]; /* 队列空间 */
}RINGQ;
/*
第一种设计方法:
当head == tail 时，tag = 0 为空，等于 = 1 为满。
*/
extern int ringq_init(RINGQ * p_queue);
extern int ringq_free(RINGQ * p_queue);
/* 加入数据到队列 */
extern int ringq_push(RINGQ * p_queue,int data);
/* 从队列取数据 */
extern int ringq_poll(RINGQ * p_queue,int *p_data);
#define ringq_is_empty(q) ( (q->head == q->tail) && (q->tag == 0))
#define ringq_is_full(q) ( (q->head == q->tail) && (q->tag == 1))
#define print_ringq(q) printf("ring head %d,tail %d,tag %d\n", q->head,q->tail,q->tag);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif /* __RINGQ_H__ */ |
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