求Codesys中IQueue使用示例及FIFO数组中位数计算方案

核心思路概述 #

由于数组长度始终为奇数，中位数本质是排序后处于中间位置的元素。结合FIFO的特性，可通过两种方案实现：基于IQueue的官方队列组件，或手动用固定长度数组模拟FIFO，后者更直观可控。

方案一：用IQueue实现FIFO+中位数计算 #

步骤1：初始化队列 #

首先导入System.Collections库，创建固定容量的IQueue实例（容量设为你的目标奇数长度）：

VAR
    fifoQueue: IQueue;
    queueCapacity: INT := 5; // 示例奇数长度
    initDone: BOOL := FALSE;
END_VAR

// 初始化逻辑（放在程序初始化块）
IF NOT initDone THEN
    fifoQueue := Queue.Create(queueCapacity);
    initDone := TRUE;
END_IF

步骤2：实现FIFO写入逻辑 #

新增元素时，若队列已满则先移除队首元素，再添加新元素：

VAR
    newValue: REAL;
    tempValue: REAL;
END_VAR

// FIFO写入操作
IF fifoQueue.Count = queueCapacity THEN
    tempValue := fifoQueue.Dequeue(); // 移除首个元素
END_IF
fifoQueue.Enqueue(newValue); // 添加新元素

步骤3：计算中位数 #

IQueue不支持直接排序，需先将元素复制到临时数组，排序后取中间值：

VAR
    tempArray: ARRAY[0..4] OF REAL; // 长度与队列容量一致
    i: INT;
    median: REAL;
    midIndex: INT;
END_VAR

// 复制队列元素到数组
FOR i := 0 TO fifoQueue.Count - 1 DO
    tempArray[i] := fifoQueue.PeekAt(i); // 通过索引访问队列元素
END_FOR

// 对临时数组升序排序
SORT(tempArray, TRUE);

// 取中位数（奇数长度的中间索引为 (容量-1)/2）
midIndex := (queueCapacity - 1) DIV 2;
median := tempArray[midIndex];

方案二：手动用固定长度数组模拟FIFO（更直观） #

若觉得IQueue操作不灵活，可手动实现FIFO逻辑：

步骤1：定义数组与指针 #

VAR
    fifoArray: ARRAY[0..4] OF REAL; // 示例奇数长度
    writePtr: INT := 0;
    elementCount: INT := 0;
    median: REAL;
    tempArray: ARRAY[0..4] OF REAL;
    i: INT;
    midIndex: INT;
END_VAR

步骤2：实现FIFO写入逻辑 #

用循环指针实现队列的循环覆盖：

VAR
    newValue: REAL;
END_VAR

// 写入新元素
fifoArray[writePtr] := newValue;
writePtr := (writePtr + 1) MOD queueCapacity; // 指针循环移位
IF elementCount < queueCapacity THEN
    elementCount := elementCount + 1;
END_IF

步骤3：计算中位数 #

复制有效元素到临时数组，排序后取中间值：

// 复制有效元素到临时数组（队列未满时仅复制已存入的元素）
FOR i := 0 TO elementCount - 1 DO
    tempArray[i] := fifoArray[(writePtr + i) MOD queueCapacity];
END_FOR

// 排序数组
SORT(tempArray, TRUE);

// 取中位数
midIndex := (elementCount - 1) DIV 2;
median := tempArray[midIndex];

优化建议 #

• 若数组长度较大，每次排序会产生性能开销，可维护有序数组：新增元素时插入到对应排序位置，移除队首元素时直接删除对应索引，这样中位数可直接取中间元素，无需重复排序（适合性能敏感场景）。
• 注意数据类型一致性，若使用整数数组，将代码中的REAL替换为INT即可。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者lightswitch