C_栈和队列(ADT)-队列的非循环(无头指针)顺序表示和实现

队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时，称为空队列。

顺序队列一次性要分配大量保证够用的空间，效率较高，因为是基于数组的，长度也是固定的。可以实现变长，但是一般代价较高。

队列的数据元素又称为队列元素。在队列中插入一个队列元素称为入队，从队列中删除一个队列元素称为出队。因为队列只允许在一端插入，在另一端删除，所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除，故队列又称为先进先出（FIFO—first in first out）线性表。

无头指针非循环队列，队列头元素在[0]单元，头元素总在[0]单元，所以不必设头指针。缺点是出列时候要大量移动元素，效率很低

    队列的定义：

struct SqQueuel{QElemType *base;//初始化的动态分配存储空间int rear;//尾指针，若队列不为空，指向队列尾元素的下一个位置int queuesize;//当前分配的存储容量(以sizeof(QElemType)为单位) };

基本操作的函数定义：

/*操作结果：构造一个空队列Q。*/ void InitQueue(SqQueuel &Q)/*初始条件：队列已Q存在。*//*操作结果：销毁队列Q，Q不再存在。*/Status DestroyQueue(SqQueuel &Q)/*初始条件：队列已Q存在。*//*操作结果：将Q清空为空队列。*/Status ClearQueue(SqQueuel &Q)/*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：若队列Q为空队列，则返回TRUR；否则返回FALSE。*/Status QueueEmpty(SqQueuel Q)/*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：返回Q的元素个数，即队列的长度。*/int QueueLength(SqQueuel Q)/*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：若队列不空，则用e返回Q的队头元素，并返回OK；否则，返回ERROR*/Status GetHead(SqQueuel Q,QElemType &e)/*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：插入元素e为Q的新的队尾元素。*/void EnQueue(SqQueuel &Q,QElemType e)/*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：若队列不空，则删除Q的队头元素，用e返回其值，并返回OK;否则,返回ERROR。*/ Status DeQueue(SqQueuel &Q,QElemType &e)/*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：从队头到队尾依次对队列Q中每个元素调用函数vi()*/ void QueueTraverse(SqQueuel Q,void(*vi)(QElemType))

下面是函数的实现

 构造一个空队列Q

/*操作结果：构造一个空队列Q。*/ void InitQueue(SqQueuel &Q){Q.base=(QElemType*)malloc(QUEUE_INIT_SIZE*sizeof(QElemType));if(!Q.base){printf("构造队列失败!程序退出!\n");exit(0); }else{Q.rear=0;//空队列，尾指针为0 Q.queuesize=QUEUE_INIT_SIZE;//初始存储容量 }}

销毁队列Q

/*初始条件：队列已Q存在。*//*操作结果：销毁队列Q，Q不再存在。*/Status DestroyQueue(SqQueuel &Q){free(Q.base);//释放存储空间Q.base=NULL;Q.rear=Q.queuesize=0;return OK;}

清空为空队列

/*初始条件：队列已Q存在。*//*操作结果：将Q清空为空队列。*/Status ClearQueue(SqQueuel &Q){Q.rear=0;return OK;} 

队列进行判空

/*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：若队列Q为空队列，则返回TRUR；否则返回FALSE。*/Status QueueEmpty(SqQueuel Q){if(Q.rear==0)return TRUE;elsereturn FALSE;} 

返回队列个数

/*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：返回Q的元素个数，即队列的长度。*/int QueueLength(SqQueuel Q){return Q.rear;}

返回队列头元素

/*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：若队列不空，则用e返回Q的队头元素，并返回OK；否则，返回ERROR*/Status GetHead(SqQueuel Q,QElemType &e){if(Q.rear){e=*Q.base;return OK;}else{return ERROR;} }

插入到队尾元素

/*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：插入元素e为Q的新的队尾元素。*/void EnQueue(SqQueuel &Q,QElemType e){if(Q.rear==Q.queuesize)//当前存储空间已满//增加新的存储空间Q.base=(QElemType*)realloc(Q.base,(Q.queuesize+QUEUE_INCREMENT)*sizeof(QElemType)); if(!Q.base)//分配失败{printf("分配异常!退出操作!\n");exit(0);}else{Q.queuesize+=QUEUE_INCREMENT;//增加存储容量Q.base[Q.rear++]=e;//入队新元素，尾指针+1 } }

删除队头元素

/*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：若队列不空，则删除Q的队头元素，用e返回其值，并返回OK;否则,返回ERROR。*/ Status DeQueue(SqQueuel &Q,QElemType &e){int i;if(Q.rear)//队列不为空 {e=*Q.base;for(i=1;i<Q.rear;i++)Q.base[i-1]=Q.base[i];//依次前移队列元素Q.rear--;//尾指针前移return OK; }else{return ERROR;} }

正序打印队列

/*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：从队头到队尾依次对队列Q中每个元素调用函数vi()*/ void QueueTraverse(SqQueuel Q,void(*vi)(QElemType)){int i;for(i=0;i<Q.rear;i++)vi(Q.base[i]);printf("\n"); }

嗯下面就是在VC中的测试：

//非循环队列，队列头元素在[0]位置 #include<stdio.h>#include<stdlib.h>#define OK 1#define ERROR 0#define TRUE 1#define FALSE 0#define QUEUE_INIT_SIZE 10//队列存储空间的初始化分配量#define QUEUE_INCREMENT 2//队列存储空间的分配增量typedef int QElemType;typedef int Status;struct SqQueuel{QElemType *base;//初始化的动态分配存储空间int rear;//尾指针，若队列不为空，指向队列尾元素的下一个位置int queuesize;//当前分配的存储容量(以sizeof(QElemType)为单位) };void vi(QElemType e){printf("%d ",e);}void printf(QElemType i){printf("%d",i);}/*操作结果：构造一个空队列Q。*/ void InitQueue(SqQueuel &Q){Q.base=(QElemType*)malloc(QUEUE_INIT_SIZE*sizeof(QElemType));if(!Q.base){printf("构造队列失败!程序退出!\n");exit(0); }else{Q.rear=0;//空队列，尾指针为0 Q.queuesize=QUEUE_INIT_SIZE;//初始存储容量 }}/*初始条件：队列已Q存在。*//*操作结果：销毁队列Q，Q不再存在。*/Status DestroyQueue(SqQueuel &Q){free(Q.base);//释放存储空间Q.base=NULL;Q.rear=Q.queuesize=0;return OK;}/*初始条件：队列已Q存在。*//*操作结果：将Q清空为空队列。*/Status ClearQueue(SqQueuel &Q){Q.rear=0;return OK;} /*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：若队列Q为空队列，则返回TRUR；否则返回FALSE。*/Status QueueEmpty(SqQueuel Q){if(Q.rear==0)return TRUE;elsereturn FALSE;} /*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：返回Q的元素个数，即队列的长度。*/int QueueLength(SqQueuel Q){return Q.rear;}/*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：若队列不空，则用e返回Q的队头元素，并返回OK；否则，返回ERROR*/Status GetHead(SqQueuel Q,QElemType &e){if(Q.rear){e=*Q.base;return OK;}else{return ERROR;} } /*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：插入元素e为Q的新的队尾元素。*/void EnQueue(SqQueuel &Q,QElemType e){if(Q.rear==Q.queuesize)//当前存储空间已满//增加新的存储空间Q.base=(QElemType*)realloc(Q.base,(Q.queuesize+QUEUE_INCREMENT)*sizeof(QElemType)); if(!Q.base)//分配失败{printf("分配异常!退出操作!\n");exit(0);}else{Q.queuesize+=QUEUE_INCREMENT;//增加存储容量Q.base[Q.rear++]=e;//入队新元素，尾指针+1 } }/*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：若队列不空，则删除Q的队头元素，用e返回其值，并返回OK;否则,返回ERROR。*/ Status DeQueue(SqQueuel &Q,QElemType &e){int i;if(Q.rear)//队列不为空 {e=*Q.base;for(i=1;i<Q.rear;i++)Q.base[i-1]=Q.base[i];//依次前移队列元素Q.rear--;//尾指针前移return OK; }else{return ERROR;} }/*初始条件：队列Q已存在。*//*操作结果：从队头到队尾依次对队列Q中每个元素调用函数vi()*/ void QueueTraverse(SqQueuel Q,void(*vi)(QElemType)){int i;for(i=0;i<Q.rear;i++)vi(Q.base[i]);printf("\n"); } int main(){int i;int k;int ch;Status j;QElemType d;SqQueuel Q;InitQueue(Q);printf("成功构造非循环队列!\n");printf("请输入构造时队列数据个数：");scanf("%d",&k);printf("请依次输入数据元素:\n");for(i=1;i<=k;i++){scanf("%d",&d);EnQueue(Q,k);//依次入队k个元素 }printf("****************************\n");printf("1、增加元素\n2、判空队列\n3、队列长度\n");printf("4、队头元素\n5、队头出列\n6、清空队列\n");printf("7、打印队列\n8、销毁队列\n0、退出操作\n"); printf("****************************\n");printf("请选择要进行的操作：");while(scanf("%d",&ch)&&ch!=0){if(ch==1){printf("请输入要进队的元素:");scanf("%d",&k);EnQueue(Q,k);printf("%d元素成功进入队头!\n");}if(ch==2){if(QueueEmpty(Q))printf("这是一个空队列!\n");elseprintf("这不是一个空队列!\n"); }if(ch==3){printf("队列的长度为：%d\n",QueueLength(Q));}if(ch==4){if(GetHead(Q,d))printf("队头元素是%d\n",d);elseprintf("这是一个空队列!\n");}if(ch==5){if(DeQueue(Q,d))printf("队头元素%d成功出列!\n",DeQueue(Q,d));elseprintf("操作失败!\n");}if(ch==6){if(ClearQueue(Q))printf("队列成功清空!\n");}if(ch==7){printf("队列中的元素为：");QueueTraverse(Q,printf);}if(ch==8){if(DestroyQueue(Q)){printf("队列成功销毁，操作退出!\n");exit(0);}} printf("请选择要进行的操作：");}printf("成功退出操作!\n");return 0;}