[C언어 소스] 원형 큐, 동적 생성한 데이터 보관

안녕하세요. 언제나 휴일이예요.

이번에는 동적으로 생성한 데이터를 보관하는 원형 큐의 소스 코드예요. 큐의 버퍼 공간은 꽉 차면 자동으로 확장합니다.

큐는 자료를 한쪽으로 보관하고 다른쪽에서 꺼내는 FIFO(First In First Out) 방식의 자료구조입니다. 큐에 자료를 보관하는 연산을 PUT 혹은 ENQUEUE라 말하고 꺼내는 연산을 GET 혹은 DEQUEUE라고 말합니다. 그리고 보관할 위치 정보를 rear, 꺼낼 위치 정보를 front라고 말해요.

원형 큐에서는 rear와 front를 다음 위치로 이동할 때 index = (index+1)%QSIZE 로 이동합니다.

알고리즘

PUT 연산
IF Queue Is full (꽉차면)
    Overflow (버퍼오버플로우)
Else (꽉차지않을때)

    Buffer[rear] = data (버퍼의 rear 위치에 data 보관)
    rear=NEXT(rear) (rear 위치이동)

GET 연산
IF Queue is empty Then (비었으면)
    Underflow (버퍼언더플로우)
Else
    data = Buffer[front] (버퍼의 front 위치의값을데이터에설정)
    fornt = NEXT(front)  (rear 위치이동)

원형 큐 실행 화면
원형 큐 실행 화면

소스 코드

//원형 큐 - 버퍼 공간 자동으로 할당, 동적 데이터 보관

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define NEXT(index,QSIZE)   ((index+1)%QSIZE)  //원형 큐에서 인덱스를 변경하는 매크로 함수

typedef void * Element; //void * 형식을 Element 형식 명으로 정의
typedef struct Queue //Queue 구조체 정의
{
    Element *buf;//저장소
    int qsize;
    int front; //꺼낼 인덱스(가장 오래전에 보관한 데이터가 있는 인덱스)
    int rear;//보관할 인덱스
    int count;//보관 개수

}Queue;

Queue *NewQueue();//생성자
void DeleteQueue(Queue *queue);//소멸자
int IsEmpty(Queue *queue); //큐가 비었는지 확인
void Enqueue(Queue *queue, Element data); //큐에 보관
Element Dequeue(Queue *queue); //큐에서 꺼냄


typedef struct Data
{
    int num;
    char *name;
}Data;

Data *NewData(int num, const char *name)
{
    Data *data = (Data *)malloc(sizeof(Data));
    data->num = num;
    data->name = (char *)malloc(strlen(name) + 1);
    strcpy_s(data->name, strlen(name) + 1, name);
    return data;
}
void DeleteData(Data *data)
{
    free(data->name);
    free(data);
}
void ViewData(Data *data)
{
    printf("%-5d %-10s\n", data->num, data->name);
}


int main(void)
{
    Data *data;
    Queue *queue = NewQueue();//동적 생성

    Enqueue(queue, NewData(3, "홍길동"));//data 생성 후 큐에 보관
    Enqueue(queue, NewData(5, "강감찬")); //data 생성 후 큐에 보관
    Enqueue(queue, NewData(2, "을지문덕")); //data 생성 후 큐에 보관
    Enqueue(queue, NewData(4, "이순신")); //data 생성 후 큐에 보관

    printf("%-5s %-10s\n", "번호", "이름");
    while (!IsEmpty(queue))//큐가 비어있지 않다면 반복
    {
        data = (Data *)Dequeue(queue);//큐에서 꺼냄
        ViewData(data);//꺼낸 데이터 출력
        DeleteData(data);//데이터 소멸       
    }
    printf("\n");

    DeleteQueue(queue);//소멸
    return 0;
}

void InitQueue(Queue *queue, int qsize);//큐 초기화
Queue *NewQueue()
{
    Queue *queue = (Queue *)malloc(sizeof(Queue));//동적 메모리 할당
    InitQueue(queue, 1);//큐 초기화
    return queue;
}
void InitQueue(Queue *queue, int qsize)
{
    queue->buf = (Element *)malloc(sizeof(Element)*qsize);//버퍼를 동적 메모리 할당
    queue->qsize = qsize;
    queue->front = queue->rear = 0; //front와 rear를 0으로 설정
    queue->count = 0;//보관 개수를 0으로 설정
}

void DisposeQueue(Queue *queue);//큐 해제화
void DeleteQueue(Queue *queue)
{
    DisposeQueue(queue);//버퍼 메모리 해제
    free(queue);//큐 메모리 해제
}
void DisposeQueue(Queue *queue)
{
    free(queue->buf);//버퍼 메모리 해제
}

int IsFull(Queue *queue)
{
    return queue->count == queue->qsize;//보관 개수가 qsize와 같으면 꽉 찬 상태
}
int IsEmpty(Queue *queue)
{
    return queue->count == 0;    //보관 개수가 0이면 빈 상태
}
void Expand(Queue *queue);//버퍼 확장
void Enqueue(Queue *queue, Element data)
{
    if (IsFull(queue))//큐가 꽉 찼을 때
    {
        Expand(queue);//버퍼 확장
    }
    queue->buf[queue->rear] = data;//rear 인덱스에 데이터 보관
    queue->rear = NEXT(queue->rear, queue->qsize); //rear를 다음 위치로 설정
    queue->count++;//보관 개수를 1 증가
}
void Expand(Queue *queue)
{
    int i = 0;
    int count;
    Element *buf = (Element *)malloc(sizeof(Element)*queue->qsize);//임시 저장소 메모리 할당
    count = queue->count;//보관 개수 기억
    for (i = 0; i<count; i++)//큐에 있는 내용을 buf로 복사(보관한 순서대로)
    {
        buf[i] = Dequeue(queue);
    }
    queue->qsize *= 2;//큐 크기 2배로 확장
    queue->buf = (Element *)realloc(queue->buf, sizeof(Element)*queue->qsize);//버퍼 확장
    for (i = 0; i<count; i++)//임시 저장소에 보관한 내용을 다시 큐에 보관
    {
        Enqueue(queue, buf[i]);
    }
    free(buf);//임시 저장소 메모리 해제

}
Element Dequeue(Queue *queue)
{
    Element re = 0;
    if (IsEmpty(queue))//큐가 비었을 때
    {
        printf("큐가 비었음\n");
        return re;
    }
    re = queue->buf[queue->front];//front 인덱스에 보관한 값을 re에 설정
    queue->front = NEXT(queue->front, queue->qsize);//front를 다음 위치로 설정
    queue->count--;//보관 개수를 1 감소
    return re;
}

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