基于循环数组的队列实现遇阻，求排查代码错误

需求说明 #

• enqueue()函数：入队前队列未满则执行入队并返回true；队列已满则返回false，且不执行入队操作。
• dequeue()函数：队列非空时返回出队元素，空队列则返回0。

不可修改的头文件（IntegerArrayQueue.h） #

#pragma once

#include <iostream>

using namespace std;

class IntegerArrayQueue
{
    private:
        int* array; //pointer to array of integers
        int front; //index of item to dequeue
        int back; //index of item to enqueue
        int size;

    public:
        IntegerArrayQueue() :
            array(new int[10]), front(0), back(9), size(10)
            {
                for (int i = 0; i<10; i++) array[i]=0;
            }
        IntegerArrayQueue(int size) :
            array(new int[size]), front(0), back(size-1), size(size)
            {
                for (int i = 0; i<size; i++) array[i]=0;
            }
        ~IntegerArrayQueue() { delete [] array;}
        void printArrayQueue()
        {
            for (int i = 0; i<size; i++) cout << array[i] << " ";
            cout << endl;
            cout << "front: " << front << endl;
            cout << "back: " << back << endl;
            cout << "size: " << size << endl;
        }
        //Implement the enqueue and dequeue functions
        //enqueue: if there is space available enqueue value and
        //return true, otherwise return false
        bool enqueue(int value);
        
        //dequeue: if there is a value at the front of the queue
        //return the value and remove from the queue,
        //otherwise return 0
        int dequeue();

};

待排查的实现代码（IntegerArrayQueue.cpp） #

#include "IntegerArrayQueue.h"


bool IntegerArrayQueue::enqueue(int value)
{
    if ((back + 1) % size == front) {
      return false;
    }

    else {
        back = (back + 1) % size;
        array[back] = value;
        return true;
    }
}

int IntegerArrayQueue::dequeue()
{
    if (front == 0) {
        return 0;
    }
    else {
        int val = array[front];
        if (front == back) {
            front = 0;
            back = 0;
        }
        else {
        front = (front) % size;
        }
        return val;
    }
}

代码错误分析 #

1. dequeue()的空队列判断逻辑错误 #

原代码用front == 0判断空队列，完全不符合循环队列的设计逻辑。根据头文件的初始化规则，空队列的状态是(back + 1) % size == front（比如默认构造中back=9，size=10，(9+1)%10=0 == front=0），必须用这个条件判断队列是否为空。

2. dequeue()的队头移动逻辑错误 #

原代码中front = (front) % size没有让队头前进，正确写法应该是front = (front + 1) % size，这样才能指向队列的下一个元素，完成出队后的队头更新。

3. dequeue()的清空队列逻辑错误 #

当队列只剩最后一个元素（front == back）时，出队后应该恢复到初始的空队列状态：front=0，back=size-1，而不是front=0、back=0，否则会破坏后续的空/满队列判断逻辑。

修正后的dequeue()实现 #

int IntegerArrayQueue::dequeue()
{
    // 判断队列是否为空
    if ((back + 1) % size == front) {
        return 0;
    }
    
    int val = array[front];
    // 队列只剩一个元素，恢复初始空状态
    if (front == back) {
        front = 0;
        back = size - 1;
    } else {
        front = (front + 1) % size;
    }
    return val;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者akap04