利用C++搭建的循环顺序队列
在操作系统中的作业调度中有一个比较典型的调度策略，就是先来先服务的策略。当多个作业请求需要进行系统执行调用时，先提出服务请求的作业会被率先执行，后提出服务请求的会按照提出请求的顺序“依次排队”，等候后续的执行。其实这一排队策略就可以借助队列来予以实现。
1.队列的简要概述
队列一种限定存取位置的线性表，操作方式为：在表的一段输入，在表的另一端删除与取出。允许插入的一段叫做队尾(rear)，允许删除和取出的一端叫做队头（frout）。具体的操作形式，如下图所示：
这个操作是不是让大家想到了去火车站买票的操作。队列最大的特征就是：先进先出FIFO（First In First Out）。
队列的存储方式有两种:一种是基于数组的存储方式，即顺序队列;另一种是基于链表的存储方式。本文是利用C++搭建的顺序队列。
2.搭建思路
2.1队列基本的操作—插入与删除/读取
队列的插入与删除代表了队列的基本内容，也是队列的核心内容。队列的插入与删除/读取的操作如下图示：
从图中可以看出：
1.） 队列刚建立时，首先需要进行初始化，令front=rear=0。当加入一个新元素，将元素添加到rear指向的位置，并让rear加1上移，即指向下一元素应当指向的位置。当删除/读取队内某一元素时，将front指向的位置上移即可。
2. ）如果front==rear，则表示该队列为空，如上图所示的空队以及C出队（空队）所示。
3. ）从上图所示D入队的rear=Maxsize时，表示队列“已满”，如果再加入新元素就会产生“溢出”。但是我们从图上可以看出，在队列前端还有一定的存储空间。，那我们如何让前端的空间合理的利用起来呢？问题的解答其实就是如何将数组的前端与后端连接起来，形成一个完整的环呢？前人很机智的想到了除法取余运算：
队头指针进1：front=（front+1）%Maxsize；
队尾指针进1：rear=（rear+1）%Maxsize；
取余运算可以当进行元素的插入与删除/读取操作时，当指针加至Maxsize-1时，利用%运算可以直接前进到数组的0号位置，对队内的存储空间充分利用。
2.2队列基本操作的讨论
借助2.1的基本操作，我们可以构建出一个循环队列，那在进行基本操作过程中，还需要什么值得注意的呢？
1.）循环队列的删除/读取元素速度大于存入的速度，队头指针（front）快速追上队尾指针（rear），即front=rear时，该队列为空队列。
2.）循环队列的存入速度大于删除/读取元素的速度，队尾指针（rear）很快会追上队头指针（front），也会出现front=rear，但这样就会出现与空队列一样的判断条件，这样就造成了队空条件与队满条件的混淆。为了区分这个判断条件，我们这里有2个办法：
方法1：判断条件变为：（rear+1）%Maxsize==front。也就是，让rear指到front的前一位置就认为队已满。也因此在该判断条件下，队满情形实际空出了一个元素位置，也就是在循环队列中最多存放Maxsize-1个元素。（本文所提供的代码就是采用的是该判断方法）
方法2：附加一个标志位FLAG，该标志位记录该队列最近一次操作类型，如果最近执行的进队操作，即插入操作时，FLAG=1。当执行的是出队操作，即删除/读取操作时，FLAG=0。当出现front=rear时，判断FLAG的值，即可判断队列已满还是队列为空。（注：使用加标志位的方法时，当队列使用十分频繁，无疑会增加程序运行时间，故该方式谨慎使用。）
3.代码
下列代码就是根据上述思路所搭建的，供大家参考。
#include<iostream>
using namespace std;
/************************队列结构定义***************************/
template<typename Datatype> class Queue
{
public:
Queue(int size)
{
Maxsize = size; //初始化最大容量
//初始化队首、队尾、和元素数位0
Frout = 0;
Rear = 0;
count = 0;
Elements = new Datatype[size]; //分配空间
//如果空间分配失败，则进行退出
if (Elements==NULL)
{
cout << "空间分配失败"<< endl;
exit(1);
}
}
~Queue()
{
delete [] Elements;
}
//入队操作
bool insert(Datatype data);
//出队操作
Datatype delElement();
private:
int count; //队列的个数
int Maxsize; //队列的最大元素
int Frout; //队首
int Rear; //队尾
Datatype *Elements; //数据指针
};
/**************************入队操作*************************/
template<typename Datatype>
bool Queue<Datatype>::insert(Datatype data)
{
if (((Rear+1)%Maxsize)==Frout) //判断是否队列已满
{
cout << "当前队列已满" << endl;
return false;
}
Elements[Rear] = data; //将数据插入队尾
Rear = (Rear + 1)%Maxsize;
count++; //元素数+1
}
/**************************出队操作*************************/
template<typename Datatype>
Datatype Queue<Datatype>::delElement()
{
if (Rear== Frout) //判断当前是否为队空
{
cout << "当前队列为空队列" << endl;
exit(1);
}
Datatype Data = Elements[Frout]; //去除队首元素
Frout = (Frout + 1)%Maxsize; //设置新的队首位置，为节省空间，采用取模法
count--; //队内元素减1
return Data;
}
/**************************主函数*************************/
int main()
{
//输入构建队列的长度
cout << "输入构建队列的长度" << endl;
int Queue_Number;
cin >> Queue_Number;
Queue<int> queue(Queue_Number); //初始化循环队列
for (int i = 0; i < (Queue_Number-1); i++)
{
queue.insert(i*10);
}
queue.insert(100);
cout << "******************构建的队列依次取出为******************" << endl;
for (int i = 0; i < (Queue_Number - 1); i++)
{
cout<<queue.delElement()<<" ";
}
cout << ""<<endl;
cout << "********************************************************" << endl;
cout << queue.delElement() << " ";
return 0;
}
上述程序我已经运行过了，我认为没有什么问题。如果大家在参考的过程中，遇到什么问题，也希望大家相互交流。
参考文献：
1.数据结构——殷人昆。
2.妙趣横生的算法——胡浩。