C++循环队列——让有限的空间循环使用

#include <iostream>
using namespace std;

class CircularQueue {
private:
    int *arr;           // 存储元素的数组
    int capacity;       // 数组最大容量
    int front;          // 队首索引（指向第一个元素）
    int rear;           // 队尾索引（指向下一个插入位置）
    int count;          // 当前队列中的元素个数

public:
    // 构造函数：初始化容量为 size 的循环队列
    CircularQueue(int size) {
        capacity = size;
        arr = new int[capacity];
        front = 0;
        rear = 0;
        count = 0;
    }

    // 析构函数：释放动态数组
    ~CircularQueue() {
        delete[] arr;
    }

    // 入队：把 value 放入队尾
    // 返回 true 表示成功，false 表示队列已满
    bool enqueue(int value) {
        if (count == capacity) {
            return false;   // 队列满了，无法添加
        }
        arr[rear] = value;                 // 放到当前 rear 位置
        rear = (rear + 1) % capacity;      // rear 循环后移
        count++;                           // 元素个数+1
        return true;
    }

    // 出队：移除队首元素
    // 返回 true 表示成功，false 表示队列为空
    bool dequeue() {
        if (count == 0) {
            return false;   // 队列空了，无法移除
        }
        front = (front + 1) % capacity;    // front 循环后移
        count--;                           // 元素个数-1
        return true;
    }

    // 查看队首元素的值（不出队）
    // 如果队列为空，返回 -1（假设元素都是非负整数）
    int frontValue() {
        if (count == 0) {
            return -1;      // 空队列，没有队首
        }
        return arr[front];
    }

    // 判断队列是否为空
    bool isEmpty() {
        return count == 0;
    }

    // 返回当前队列中的元素个数
    int size() {
        return count;
    }
};

int main() {
    // 创建一个容量为 5 的循环队列
    CircularQueue messages(5);

    // 模拟游戏中的聊天消息：连续收到6条消息，最后一条会失败（队列满）
    cout << "尝试显示最近5条游戏消息：" << endl;
    messages.enqueue(101);  // 第一条消息：玩家A说"你好"
    messages.enqueue(102);  // 第二条消息：玩家B说"吃了吗"
    messages.enqueue(103);  // 第三条消息：玩家C说"组队吗"
    messages.enqueue(104);  // 第四条消息：玩家D说"我去打野"
    messages.enqueue(105);  // 第五条消息：玩家E说"我来了"
    bool result = messages.enqueue(106); // 第六条消息：队列已满，入队失败！
    if (!result) {
        cout << "队列满了，第6条消息被丢弃" << endl;
    }

    // 逐个显示并移除所有消息
    cout << "历史消息（按接收顺序）：";
    while (!messages.isEmpty()) {
        cout << messages.frontValue() << " ";
        messages.dequeue();
    }
    cout << endl;
    // 输出：101 102 103 104 105 （第6条被丢弃）

    // 演示循环再利用：先出队2条，再入队2条
    cout << "\n演示循环再利用：" << endl;
    CircularQueue cq(4);    // 容量为4
    cq.enqueue(10);
    cq.enqueue(20);
    cq.enqueue(30);
    cout << "原始队列：";
    cq.enqueue(40);        // 此时队列为：10 20 30 40
    while (!cq.isEmpty()) {
        cout << cq.frontValue() << " ";
        cq.dequeue();
    }
    cout << endl;

    // 重新入队并利用前端空位
    cq.enqueue(50);  // 此时 front=0, rear=0, 队列空
    cq.enqueue(60);
    cq.enqueue(70);
    cq.dequeue();    // 移除 50
    cq.enqueue(80);  // 可以放进去吗？能！因为 front 移开了，reear 循环到位置0
    // 现在队列内容：60 70 80 （容量4，实际3个）
    cout << "循环后队列：";
    while (!cq.isEmpty()) {
        cout << cq.frontValue() << " ";
        cq.dequeue();
    }
    cout << endl;    // 输出：60 70 80

    return 0;
}

尝试显示最近5条游戏消息：
队列满了，第6条消息被丢弃
历史消息（按接收顺序）：101 102 103 104 105 

演示循环再利用：
原始队列：10 20 30 40 
循环后队列：60 70 80 

bool enqueue(int value) {
    if (count == capacity) {
        // 队列已满，先丢弃队首
        front = (front + 1) % capacity;
        count--;   // 元素个数减1（不过下面会加回来）
    }
    arr[rear] = value;
    rear = (rear + 1) % capacity;
    count++;
    return true;   // 永远成功
}