C++ 数组队列实现方法错误

Question

我正在尝试使用 C++ 中的数组来实现队列。我一生都无法弄清楚为什么我的某些方法无法正常工作。我的 exists 方法没有找到队列中的值，而我的重复方法是复制队列的后部而不是前部。复制方法应该获取队列前面的任何内容（假设它不是空的或满的），复制该值，并将其放在队列的前面。我的会取后面的值，复制它，然后把它放在后面的一个位置。此外，Enqueue 方法未正确插入值。

#include <iostream>
#include "queue.h"

using namespace std;

static int nums[10];
int front = 0, rear = 0, sizeOfArray = 0;
int initialCapacity = 10;


int Enqueue(int num) {
    if (sizeOfArray == initialCapacity) {
        return -58;
    }
        for (int i = 0; i < initialCapacity; i++) {
            if (nums[i] == num) {
                return -62;
            }
            else {
                nums[rear] = num;
                rear = (rear + 1);
                sizeOfArray++;
                return 0;
            }   
    }
}

int Dequeue(int& num) {
    if (sizeOfArray == 0) {
        return -64;
    }
    front = (front + 1);
    sizeOfArray--;
    return 0;
}

int isEmpty() {
    if (sizeOfArray == 0) {
        return 1;
    }
    else {
        return 0;
    }
}

int Exists(int num) {
    for (int i = 0; i < sizeOfArray; i++) {
        int index = (front + i);
        if (nums[index] == num) {
            return 1;
        }
        else {
            return 0;
        }

    }
    return 0;
}

void Clear(void) {
    front = rear = sizeOfArray = 0;
}

void Print(void) {
    for (int i = 0; i < sizeOfArray; i++) {
        cout << nums[i] << " ";

    }
    cout << endl;
}


int Duplicate(void) {
    if (sizeOfArray == 0) {
        return -78;
    } 
    if (sizeOfArray == initialCapacity) {
        return -81;
    }
    int dupeNum;
    dupeNum = nums[front];

    nums[front + 1] = dupeNum;
    sizeOfArray++;
    return 0;
}

每当我在测试驱动程序中执行以下方法时： 入队 4 入队 5 存在 5 复制 打印

我得到这个输出：

Test 1 0 - 0 表示成功

Test 2 0 - 0 表示成功

Test 3 0 - 0 表示失败

Test 4 0 - 表示成功

4 4 0

Answer 1

首先，除非front总是为零，否则这段代码不会像你期望的那样：

int index = (front + i);
if (nums[index] == num) ...

那是因为您将尝试读取超出数组末尾的数组。您需要在数组的顶端环绕，例如：

int index = (front + i) % initialCapacity;

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其他问题是：

• 您的排队函数会检查数组的所有 元素中是否存在重复项，即使是那些技术上未填充的元素。您应该只检查填充的值（从front 到front + sizeOfArray，包装如上文所述）。
• 当您添加项目时，它也不能正确处理环绕。在最后一个数组项中插入一个元素后，rear 的下一个值应返回到零：rear = (rear + 1) % initialCapacity。
• 在调整front 时，同样适用于出队和复制功能。
• 使用 magic 返回码是个坏主意，一个更好的方法是使用枚举（请参阅下面的代码示例）。
• 您的出队从未真正将出队值放入您传入的参考参数中，这意味着它永远不会被更改。在增加 front（确保已修复包装）之前，您可以执行 num = nums[front]。

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可能还有其他问题，但你最大的问题是，尽管使用了某些 C++ 东西，但这并不是真正的 C++ 代码。 C++ 程序员可能犯的最大错误就是成为 C+ 程序员，那种奇怪的品种在 C 和 C++ 世界之间迷失了一半:-)

您的队列实际上应该是一个类，而不仅仅是独立的函数。这样，您可以正确封装它并保护数据免受外部干扰。

我不会告诉你如何这样做，因为它会使这个答案变得难以忍受，但是，你越早开始这样做，你就会成为一个更好的 C++ 程序员。

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例如，下面的完整程序显示了执行此操作的一种方法。我不会将其作为您自己的工作提交，但了解 C++ 程序员如何做到这一点很有用：

#include <cstdlib>
#include <memory>

template<class T>
class MyQ {
private:
    size_t m_sz, m_first, m_next, m_used;
    T *m_data;

public:
    enum RetCode { OK, FULL, EMPTY };

    MyQ(size_t sz = 10) : m_sz(sz), m_first(0), m_next(0), m_used(0), m_data(new T[sz]) {}
    ~MyQ() { delete [] m_data; }

    enum RetCode Enqueue(T item) {
        if (m_used == m_sz) return FULL;
        m_data[m_next] = item;
        m_next = (m_next + 1) % m_sz;
        ++m_used;
        return OK;
    }

    enum RetCode Dequeue(T &item) {
        if (m_used == 0) return EMPTY;
        item = m_data[m_first];
        m_first = (m_first + 1) % m_sz;
        --m_used;
        return OK;
    }
};

// The class proper is above, the following is just a test harness.

#include <iostream>

int main() {
    MyQ<int> x(6);
    for (int i = 0; i < 7; i++) {
        std::cout << "Enqueueing " << i << " returns " << x.Enqueue(i) << '\n';
    }
    std::cout << '\n';

    int val;
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        MyQ<int>::RetCode rc = x.Dequeue(val);
        if (rc == MyQ<int>::OK) {
            std::cout << "Dequeueing returns " << rc << ", value was " << val << '\n';
        } else {
            std::cout << "Dequeueing returns " << rc << '\n';
        }

        std::cout << "Enqueueing " << (i + 7) << " returns " << x.Enqueue(i + 7) << '\n';
    }
    std::cout << '\n';

    for (int i = 0; i < 7; i++) {
        MyQ<int>::RetCode rc = x.Dequeue(val);
        if (rc == MyQ<int>::OK) {
            std::cout << "Dequeueing returns " << rc << ", value was " << val << '\n';
        } else {
            std::cout << "Dequeueing returns " << rc << '\n';
        }
    }
    std::cout << '\n';
}

---

输出显示各种操作和错误情况：

Enqueueing 0 returns 0
Enqueueing 1 returns 0
Enqueueing 2 returns 0
Enqueueing 3 returns 0
Enqueueing 4 returns 0
Enqueueing 5 returns 0
Enqueueing 6 returns 1

Dequeueing returns 0, value was 0
Enqueueing 7 returns 0
Dequeueing returns 0, value was 1
Enqueueing 8 returns 0
Dequeueing returns 0, value was 2
Enqueueing 9 returns 0
Dequeueing returns 0, value was 3
Enqueueing 10 returns 0

Dequeueing returns 0, value was 4
Dequeueing returns 0, value was 5
Dequeueing returns 0, value was 7
Dequeueing returns 0, value was 8
Dequeueing returns 0, value was 9
Dequeueing returns 0, value was 10
Dequeueing returns 2