자료구조 - 큐 (원형큐)

앞서 이야기한 선형큐에는 많은 문제점이 있다.

1. 배열의 앞부분이 비어있더라도 사용할 수 없어 메모리 낭비가 심하다.

2. 큐의 크기가 제한적이다.

3. 데이터 이동 비용이 크다.

4. 큐가 포화상태일 경우 사용 불가하다. 때문에 동적으로 조정하여 해결해야한다.

 

이러한 선형큐의 문제점들을 쉽게 해결할 수 있는 것이 원형큐이다.

 

원형큐 연산

front 와 rear 의 초기값은 모두 0이다.
front 는 큐의 첫 번째 요소의 하나 앞을, rear 은 마지막 요소를 가리킨다.
front 와 rear 의 값이 (배열의크기 - 1) 의 위치에서 하나 증가할 땐 0이 된다.

- 데이터 삽입 시
포화상태 검사 후 rear 증가, 증가된 위치에 새로운 데이터 삽입

- 데이터 삭제 시
공백 상태 검사 후 front 증가, 증가된 위치에 데이터 삭제

원형큐의 포화상태와 공백상태를 구별하기 위해 하나의 자리는 항상 비워두어야 한다. 그렇지 않으면 공백상태와 포화상태를 구분할 수 없다.

- 공백 상태
front == rear

- 포화 상태
front == rear + 1

 

원형큐 프로그램

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

// 원형큐 정의
#define MAX_QUEUE_SIZE 5
typedef int element;
typedef struct {
	element data[MAX_QUEUE_SIZE];
	int front, rear;
} QueueType;

// 오류 함수
void error(const char* message) {
	fprintf(stderr, "%s\n", message);
	exit(1);
}

// 초기화 함수
void init_queue(QueueType* q) {
	q->front = q->rear = 0;
}

// 공백 상태 검출 함수
bool is_empty(QueueType* q) {
	return (q->front == q->rear);
}

// 포화상태 검출 함수
bool is_full(QueueType* q) {
	return ((q->rear + 1) % MAX_QUEUE_SIZE == q->front);
}

// 원형큐 출력 함수
void queue_print(QueueType *q) {
	printf("Queue(front=%d rear=%d) = ", q->front, q->rear);
	if (!is_empty(q)) {
		int i = q->front;
		do {
			i = (i + 1) % (MAX_QUEUE_SIZE);
			printf("%d | ", q->data[i]);
			if (i == q->rear)
				break;
		} while (i != q->front);
	}
	printf("\n");
}

// 삽입 함수
void enqueue(QueueType* q, element item) {
	if (is_full(q))
		error("큐가 포화상태입니다.");
	q->rear = (q->rear + 1) % MAX_QUEUE_SIZE;
	q->data[q->rear] = item;
}


//삭제 함수
element dequeue(QueueType* q) {
	if (is_empty(q))
		error("큐가 공백상태입니다.");
	q->front = (q->front + 1) % MAX_QUEUE_SIZE;
	return q->data[q->front];
}

// 메인함수
int main(void) {
	QueueType queue;
	int element;

	init_queue(&queue);
	printf("--데이터 추가 단계--\n");
	while (!is_full(&queue)) {
		printf("정수를 입력하시오: ");
		scanf_s("%d", &element);
		enqueue(&queue, element);
		queue_print(&queue);
	}
	printf("큐는 포화상태입니다.\n\n");

	printf("-- 데이터 삭제 단계 --\n");
	while (!is_empty(&queue)) {
		element = dequeue(&queue);
		printf("꺼내진 정수: %d \n", element);
		queue_print(&queue);
	}

	printf("큐는 공백상태입니다.\n");
	return 0;
}

 

실행결과