循环队列/顺序队列（C++）

队列（queue）是一种限定存取位置的线性变。他允许在表的一端插入，在另一端删除。这个和计算机调度策略中的先来先服务FCFS(First Come/First Served)是一样的。队列中可以插入的一端为队尾（rear），允许删除的一端称为队头（front）。

队列也分为两种，一种是用数组的存储表示，一种是基于链表的存储表示。

基于数组的存储表示的队列被称为顺序队列。其数据成员包括，一维数组elements用来存储数据，指针front和rear用来指示队尾队头的位置，maxSize是数组的最大长度。

从上边的图可以看出来，rear指针到指到数组最后一位时就不能继续往后添加元素，如果之前删除过元素，front指针前还有空闲的空间未被使用，造成空间的浪费。所以，使队列循环起来就可以使其最大限度的利用空间。

变成循环队列，为了避免越界，每次添加新元素时，尾指针需要加一后对堆长取余

即 rear = (rear+1)%maxSize;

删除元素也一样

front = (front+1)%maxSize;

为了区别于空队列，用(rear+1)%maxSize==front来判断是否队满，即队尾走到队头前一个位置即判定队满。再因为队尾所指的空间为最后一个元素的下一个位置，所以循环队列最多能存放maxSize-1个元素。

//queue.h
#ifndef _QUEUE_H
#define _QUEUE_H
#include<iostream>
using namespace std;
const int maxSize = 50;
template<class T>
class Queue
{
public:
	Queue(){};
	~Queue(){};
	virtual bool EnQueue(const T& x) = 0;
	virtual bool DeQueue(T& x) = 0;
	virtual bool getFront(T& x) = 0;
	virtual bool IsEmpty()const = 0;
	virtual bool IsFull()const = 0;
	virtual int getSize()const = 0;
};
#endif

//main.cpp
#include<assert.h>
#include"queue.h"
template<class T>
class SeqQueue;
template<class T>
ostream& operator<< (ostream& out, SeqQueue<T>& Q)//将友元函数声明在前可以避免其警告友元函数未声明
{
	cout<<"front = "<<Q.front<<", rear = "<<Q.rear<<endl;
	if(!Q.IsEmpty())
	{
		int i = Q.front;
		while(i!=Q.rear)
		{
			cout<<Q.elements[i]<<" | ";
			i = (++i)%maxSize;
		}
	}
	return out;

}

template<class T>
class SeqQueue: public Queue<T>
{
private:
	int rear, front;
	T *elements;
	int maxSize;
public:
	SeqQueue(int sz=10);//构造函数
	~SeqQueue(){delete[] elements;}//析构函数
	bool EnQueue(const T& x);//入队列
	bool DeQueue(T& x);//出队列
	bool getFront(T& x);//找队头
	bool IsEmpty()const{return (this->rear==this->front) ? true : false;}//判空
	bool IsFull()const{return ((this->rear+1)%this->maxSize==this->front) ? true : false;}//判满
	int getSize()const{return(this->rear-this->front+this->maxSize)%this->maxSize;}//得队长
	friend ostream& operator<<<>(ostream& out, SeqQueue<T>& Q);
//void print();
};
/*template<class T>
void SeqQueue<T>::print()
{
	if(!this->IsEmpty())
	{
		int i = this->front;
		while(i!=this->rear)
		{
			cout<<this->elements[i]<<" | ";
			i = (++i)/this->maxSize;
		}
	}
}*/
template<class T>
bool SeqQueue<T>::EnQueue(const T& x)
{
	if(!this->IsFull())
	{
		this->elements[this->rear] = x;
		this->rear = (this->rear+1)%this->maxSize;
		return true;
	}
	return false;
}
template<class T>
bool SeqQueue<T>::DeQueue(T& x)
{
	if(!this->IsEmpty())
	{
		x = this->elements[this->front];
		this->front = (this->front+1)%this->maxSize;
		return true;
	}
	return false;
}
template<class T>
bool SeqQueue<T>::getFront(T& x)
{
	if(!this->IsEmpty())
	{
		x = this->elements[this->front];
		return true;
	}
	return false;
}
template<class T>
SeqQueue<T>::SeqQueue(int sz):front(0),rear(0),maxSize(sz)
{
	this->elements = new T[maxSize];
	assert(this->elements!=NULL);
}
int main()
{
	SeqQueue<int> Q(7);
	for(int i=7; i>0; --i)
		Q.EnQueue(i);
	cout<<Q<<endl;//声明友元函数并重载输出运算符<<就可以用cout直接输出对象
	int q = 0;
	for(int i=3; i>=0; --i)
		Q.DeQueue(q);
	cout<<Q<<endl;
        cout<<"Size = "<<Q.getSize()<<endl;
	return 0;
}

运行结果