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Estruturas de dados em C/C++

Fila circular (circular queue) em C e C++

Nesta lição, você vai implementar uma fila, no esquema primeiro a entrar, primeiro a sair, com um array circular em C e std::queue em C++.

Introdução

A fila (queue) segue a regra primeiro a entrar, primeiro a sair (FIFO). Com um array comum, cada retirada exigiria deslocar os elementos restantes. A fila circular (circular buffer) resolve isso fazendo os índices darem a volta e reaproveitando as posições liberadas.

Pontos importantes

  • Defina as condições que sempre devem ser verdadeiras (invariantes) antes de escrever as operações.
  • Trate os casos de estrutura vazia, cheia e de falha na alocação de memória.
  • Avalie ao mesmo tempo a complexidade e o gerenciamento de memória de cada operação.

Veja como funciona

Faça enqueue e dequeue para ver que os itens saem na mesma ordem em que chegaram.

Exemplos de código C e C++

C
Executar →
main.c
#include <stdio.h>

typedef struct {
    int data[4];
    int head;
    int size;
} Queue;

int push(Queue *queue, int value) {
    if (queue->size == 4) return 0;
    int tail = (queue->head + queue->size) % 4;
    queue->data[tail] = value;
    ++queue->size;
    return 1;
}

int pop(Queue *queue, int *value) {
    if (queue->size == 0) return 0;
    *value = queue->data[queue->head];
    queue->head = (queue->head + 1) % 4;
    --queue->size;
    return 1;
}

int main(void) {
    Queue queue = {{0}, 0, 0};
    int value;
    push(&queue, 7);
    push(&queue, 9);
    pop(&queue, &value);
    printf("%d\n", value);
}
Resultado da execução
7
C++
Executar →
main.cpp
#include <iostream>
#include <queue>

int main() {
    std::queue<int> values;
    values.push(7);
    values.push(9);
    std::cout << values.front() << '\n';
    values.pop();
}
Resultado da execução
7

Comparação entre C e C++

A fila em C guarda a posição do início, head, e a quantidade de elementos, size. A posição de um novo elemento é calculada com o resto da divisão (head + size) % 4, então, ao chegar ao fim do array, o índice volta ao começo. Em C++, std::queue é um adaptador de contêiner (container adapter) que já oferece as operações front, push e pop.

C

Os dados (struct) e as operações ficam separados, e a memória é alocada e liberada à mão.

C++

Classes e contêineres protegem a consistência dos dados e gerenciam os próprios recursos.

Exercícios práticos

Execute as duas versões e depois mude o código para observar a diferença de segurança que cada linguagem oferece.

  • Adicione testes para a estrutura vazia e para quando ela atinge a capacidade.
  • Escreva a liberação de memória e verifique se há vazamentos.
  • Compare a complexidade com o contêiner equivalente da biblioteca padrão.

Pratique com um desafio

Use o conteúdo desta lição para resolver um problema real. Cada desafio roda no navegador, com testes instantâneos e uma revisão por IA.

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