Python循环队列详解（从零开始掌握循环队列的实现与应用）

为什么使用循环队列？

• 避免普通队列因出队操作造成的“假溢出”问题
• 提高内存利用率，减少空间浪费
• 支持固定大小的缓冲区，常用于生产者-消费者模型

Python循环队列实现步骤

我们将使用列表（list）作为底层存储结构，并维护两个指针：front（队头）和rear（队尾）。同时，为了区分队列“空”和“满”的状态，我们预留一个空位（即最大容量为 size 的队列最多只能存 size - 1 个元素）。

1. 定义循环队列类

class CircularQueue:    def __init__(self, size):        self.size = size        self.queue = [None] * size        self.front = 0  # 队头指针        self.rear = 0   # 队尾指针    def is_empty(self):        # 当 front == rear 时，队列为空        return self.front == self.rear    def is_full(self):        # 当 (rear + 1) % size == front 时，队列为满        return (self.rear + 1) % self.size == self.front    def enqueue(self, data):        if self.is_full():            print("队列已满，无法入队！")            return False        self.queue[self.rear] = data        self.rear = (self.rear + 1) % self.size        return True    def dequeue(self):        if self.is_empty():            print("队列为空，无法出队！")            return None        data = self.queue[self.front]        self.front = (self.front + 1) % self.size        return data    def display(self):        if self.is_empty():            print("队列为空")            return        # 从 front 到 rear 打印有效元素        i = self.front        while i != self.rear:            print(self.queue[i], end=' ')            i = (i + 1) % self.size        print()  # 换行  

2. 使用示例

# 创建一个容量为5的循环队列（实际最多存4个元素）cq = CircularQueue(5)# 入队操作cq.enqueue(10)cq.enqueue(20)cq.enqueue(30)cq.enqueue(40)# 尝试再入队一个（会失败，因为满了）cq.enqueue(50)  # 输出：队列已满，无法入队！# 显示当前队列cq.display()  # 输出：10 20 30 40# 出队操作print(cq.dequeue())  # 输出：10# 再次入队（此时有空间了）cq.enqueue(50)cq.display()  # 输出：20 30 40 50  

关键点解析

• 判断队空：当 front == rear 时，队列为空。
• 判断队满：当 (rear + 1) % size == front 时，队列为满（牺牲一个存储单元）。
• 入队操作：先存数据，再更新 rear = (rear + 1) % size。
• 出队操作：先取数据，再更新 front = (front + 1) % size。

总结

通过本教程，你已经掌握了Python循环队列的基本原理与完整实现。这种数据结构在操作系统、网络缓冲、实时系统等领域有广泛应用。希望你能动手实践，加深理解！如果你觉得这篇队列操作教程对你有帮助，不妨收藏或分享给更多学习Python数据结构的朋友。

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