c++实验5 顺序/链式队列
2024-08-30 16:55:54
链式队列及循环队列
1、循环队列的实现（请采用模板类及模板函数实现）
[实现提示] 同时可参见教材p65-p67页的ADT描述及算法实现及ppt）函数、类名称等可自定义，部分变量请加上学号后3位。也可自行对类中所定义的操作进行扩展。
所加载的库函数或常量定义及类的定义：
#include<stdlib.h>
#include<iostream>
using namespace std;
typedef int DataType;
class SeqQueue{
private:
DataType *data; //顺序队列数组
int front; //队头指示器
int rear; //队尾指示器
int count; //元素个数计数器
int maxsize;
public:
SeqQueue(int size); //构造函数
~SeqQueue(void){}; //析构函数
void Append(const DataType& item); //入队列
DataType Delete(void); //出队列
DataType GetFront(void)const; //取队头数据元素
int GetCount(); //得到队列的元素个数
int NotEmpty(void)const //非空否
{return count!=0;}
void GetAll(); //得到所有元素
void DeleteAll(); //删除所有
};
（1）构造一个空的循环队列
输入：队列元素存储区域的大小size;
动作：初始化队列，队头及队尾指示器，申请存储队列的数组，设置队列存储区域的大小maxsize
SeqQueue::SeqQueue(int size)
{
front=rear=0;
count=0;
maxsize=size;
data=new DataType[maxsize];
};
（2）入队操作算法实现：
输入：要入队的元素x;
前置条件：队列未满
动作：把x插入队尾
输出：无
后置条件：队列中增加了一个元素
void SeqQueue::Append(const DataType& item) //入队列
//把数据元素item插入队列作为当前的新队尾
{
if(count>0&&front==rear)
{
cout<<"队列已满!"<<endl;
exit(0);
}
data[rear]=item; //把元素item加在队尾
rear=(rear+1) % maxsize; //队尾指示器加1
count++; //计数器加1
}
（3）求队列的元素个数算法
输入：无
前置条件：无；
动作：求队列的元素个数，含表空返回个数为零的情况。
输出：返回队列的元素个数。
int SeqQueue::GetCount()
{
return count;
}
（4）出队操作算法
输入：无
前置条件：队列非空
动作：删除队头元素
输出：返回队头元素的值
后置条件：队列中删除了一个元素
DataType SeqQueue::Delete(void) //出队列
//把队头元素出队列，出队列元素由函数返回
{
if(count==0)
{
cout<<"队列已空!"<<endl;
exit(0);
}
DataType temp=data[front]; //保存原队头元素
front=(front+1) % maxsize; //队头指示器加1
count--; //计数器减1
return temp; //返回原队头元素
}
（5）遍历队列算法
输入：无
前置条件：队列非空
动作：输出队列中的各元素
输出：无
后置条件：无
void SeqQueue::GetAll()
{
if(count==0)
{
cout<<"队列已空!"<<endl;
exit(0);
}
for(int i=0;i<GetCount();i++)
cout<<data[i]<<" ";
}
（6）清空队列算法
输入：无
前置条件：队列存在
动作：释放队列的存储空间
输出：无
后置条件：队列不存在
void SeqQueue::DeleteAll()
{
delete[] data;
count=0;
}
（7）判队列为空算法
输入：无
前置条件：队列存在
动作：判是否为空
输出：空返回1，否则返回0
后置条件：无
int NotEmpty(void)const //非空否
{return count!=0}
（8）获得队列头结点
输入：无
前置条件：队列存在
动作：获得队头的元素
输出：返回队头的元素值
后置条件：无
DataType SeqQueue::GetFront(void)const //取队头数据元素
//取队头元素并由函数返回
{
if(count==0)
{
cout<<"队列已空!"<<endl;
exit(0);
}
return data[front]; //返回队头元素
}
运行结果：
2、链式队列的基本操作算法实现（请采用模板类及模板函数实现）
[实现提示] 同时可参见教材p67-p70页的ADT描述及算法实现及ppt）函数、类名称等可自定义，部分变量请加上学号后3位。也可自行对类中所定义的操作进行扩展。
所加载的库函数或常量定义及类的定义：（自选择带头结点或不带头结点）
节点类
template <class T>
class LinQueue; //前视定义，否则友元无法定义
template <class T>
class QueueNode
{
friend class LinQueue <T>; //定义类LinQueue<T>为友元private:
QueueNode <T> *next; //指针
T data; //数据元素
public:
QueueNode(const T& item,QueueNode <T> *ptrNext=NULL)
{data=item;next=ptrNext;} //构造函数
~QueueNode(){}; //析构函数
};
队列类头文件和类定义
#include<stdlib.h>
#include<iostream>
#include"QueueNode.h"
using namespace std;
template <class T>
class LinQueue
{
private:
QueueNode <T> *front; //队头指针
QueueNode <T> *rear; //队尾指针
int count; //计数器
public:
LinQueue(void); //构造函数
LinQueue(T a[],int n);
~LinQueue(void); //析构函数
void Append(const T& item); //入队列
T Delete(void); //出队列
T GetFront(void)const; //取队头数据元素
void ClearAll(); //清空队列
void GetAll(); //遍历所有元素
int GetCount(); //得到队列元素个数
int NotEmpty(void)const //非空否
{return count!=0;}
};
（1）初始化链式空队列
关键动作：初始化队列，设置队头及队尾指示器。
template <class T>
LinQueue <T>::LinQueue() //构造函数
{
front=rear=NULL; //链式队列无头结点
count=0; //count的初值为0
}
（2）带参数的构造函数，实现创建链式队列
输入：存储放初始数据元素的数组a[]，元素个数n
前置条件：队列不存在
动作：把a中的数据元素依次插入队尾
输出：无
后置条件：队列中有n个元素入队
template <class T>
LinQueue <T>::LinQueue(T a[],int n)
{
front=rear=NULL; //链式队列无头结点
count=0; //count的初值为0
for(int i=0;i<n;i++)
{
Append(a[i]);
}
}
（3）入队操作算法
输入：要入队的元素x;
前置条件：队列未满
动作：把x插入队尾
输出：无
后置条件：队列中增加了一个元素
template <class T>
void LinQueue <T>::Append(const T& item) //入队列
//把数据元素item插入队列作为新队尾结点
{
//构造新结点newNode，newNode的data域值为item，next域值为NULL
QueueNode <T> *newNode=new QueueNode <T>(item,NULL);
if(rear!=NULL)
rear->next=newNode; //新结点链入
rear=newNode; //队尾指针指向新队尾结点
//若队头指针原先为空则置为指向新结点
if(front==NULL)
front=newNode;
count++; //计数器加1
}
（4）出队操作算法
输入：无
前置条件：队列非空
动作：删除队头元素
输出：返回队头元素的值
后置条件：队列中删除了一个元素
template <class T>
T LinQueue <T>::Delete(void) //出队列
//把队头结点删除并由函数返回
{
if(count==0)
{
cout<<"队列已空!"<<endl;
exit(0);
}
QueueNode <T> *p=front->next; //p指向新的队头结点
T data=front->data; //保存原队头结点的data域值
delete front; //释放原队头结点空间
front=p; //front指向新的对头结点
count--; //计数器减1
return data; //返回原队头结点的data域值
}
（5）清空队列算法
输入：无
前置条件：队列存在
动作：释放队列的存储空间
输出：无
后置条件：队列不存在
void LinQueue <T>::ClearAll()
{
QueueNode <T> *p,*q;
p=front; //p指向第一个结点
while(p!=NULL) //循环直至全部结点空间释放
{
q=p;
p=p->next;
delete q;
}
count=0; //置为初始化值0
front=rear=NULL;
}
（6）判队列为空算法
输入：无
前置条件：队列存在
动作：判是否为空
输出：空返回1，否则返回0
后置条件：无
int NotEmpty(void)const //空否
{return count==0;}
（7）获得队列头结点
输入：无
前置条件：队列存在
动作：获得队头的元素
输出：返回队头的元素值
后置条件：无
template <class T>
T LinQueue <T>::GetFront(void)const //取队头数据元素
{
if(count==0)
{
cout<<"队列已空!"<<endl;
exit(0);
}
return front->data;
}
（8）遍历队列中的元素
输入：无
前置条件：队列非空
动作：输出队列中的各元素
输出：无
后置条件：无
void LinQueue <T>::GetAll()
{
if(count==0)
{
cout<<"队列为空!"<<endl;
exit(0);
}
QueueNode <T> *p;
p=front; //p指向第一个结点
cout<<"当前所有元素：";
while(p!=NULL) //循环直至全部结点遍历
{
cout<<p->data<<" ";
p=p->next;
}
cout<<endl;
}
（9）求队列数据元素个数
输入：无
前置条件：无；
动作：求队列的元素个数，含表空返回个数为零的情况。
输出：返回队列的元素个数。
template <class T>
int LinQueue <T>::GetCount()
{
return count;
}
测试数据
#include <iostream>
#include"LinQueue.h"
using namespace std;
int main()
{
int a[]={1,3,5,7,9};
int b[]={2,4,6,8,10,12,14};
int d=sizeof(a)/sizeof(a[0]);
int c=sizeof(b)/sizeof(b[0]);
cout<<"数组a:";
for(int i=0;i<d;i++)
cout<<a[i]<<" ";
cout<<"数组b:";
for(int i=0;i<c;i++)
cout<<b[i]<<" ";
cout<<"\n将数组a入队";
LinQueue<int>q1335(a,5);
cout<<"队列个数："<<q1335.GetCount()<<" ";
for(int i=0;i<c;i++)
q1335.Append(b[i]);
q1335.GetAll();
q1335.Delete();
cout<<"出队首个后\n队列个数："<<q1335.GetCount()<<" ";
q1335.GetAll();
return 0;
}
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