数据结构队列及其用法（C语言实现）

一、对列的定义

队列是一种特殊的线性表，它的特殊之处在于它只允许在表的前端进行删除操作，在表的后端进行插入操作，

像栈一样，队列也是一种操作受限的线性表。进行插入操作端称为队尾，进行删除操作端称为队首。在一个队列中插入一个队列元素称为入队，在队列中产出一个队列元素称为出队。

二、队列的特点

队列只允许在一段插入，在另一端删除，所以只有最早进入对列的才能最先从队列中删除，故队列又称先进先

出，即first in first out，简称FIFO。

对列有顺序队列和循环队列两种。顺序队列是指为其静态分配或者动态申请一段连续的存储空间。并设置两个

指针进行管理，一个是队头指针front，它指向队头元素；另一个是队尾指针rear，它指向下一个入队元素的存储位置，它的存储及操作结构如下：

循环队列是为了为充分利用向量空间，克服"假溢出"现象的方法是：将向量空间想象为一个首尾相接的圆环，

并称这种向量为循环向量。存储在其中的队列称为循环队列。它的存储及操作结构如下：

三、对列的基本操作

首先我们先来看下链式队列的操作：

#include<iostream>#include<cstdio>#include<malloc.h>using namespace std;typedef struct NODE{    int data;    struct NODE *next;}node;typedef struct{    struct NODE *front;    struct NODE *rear;    int size;}Queue;Queue *initqueue()      //构造一个空队列{    Queue *p;    p = (Queue *)malloc(sizeof(Queue));    if(p == NULL)        exit(0);    p->front = NULL;    p->rear = NULL;    p->size = 0;    return p;}void destroyqueue(Queue *p)     //销毁队列{    while(p->front)    {        p->rear = p->front->next;        free(p->front);        p->front = p->rear;    }}void clearqueue(Queue *p)       //清空一个队列{    p->front = p->rear;    p->front->next = NULL;    p->size = 0;}int emptyqueue(Queue *p)       //判断队列是否为空{    if(p->front == NULL && p->rear == NULL)        return 1;    return 0;}int getlength(Queue *p)           //返回对列的长度{    return p->size;}int getfront(Queue *p)            //返回队首元素{    int a;    if(p->front->next == NULL)        return 0;    a = p->front->data;    return a;}void pushqueue(Queue *p, int data)          // 将一个新元素入队{    node *que = (node *)malloc(sizeof(node));    que->data = data;    que->next = NULL;    if(emptyqueue(p))        p->front = p->rear = que;    else    {        p->rear->next = que;        p->rear = que;    }    p->size++;}void popqueue(Queue *p)          // 将队首元素出队{    if(p->front->next == NULL)        return;    node *que;    que = p->front;    p->front = que->next;    if(p->rear == que)        p->rear = NULL;    p->size--;    free(que);}int main(){    Queue *p;    p = initqueue();    for(int i=0;i<10;i++)        pushqueue(p, i);    int n = getlength(p);    printf("%d\n", n);    clearqueue(p);    for(int i=0;i<10;i++)    {        int a = getfront(p);        printf("%d  ", a);        popqueue(p);    }    printf("\n");    int n1 = getlength(p);    printf("%d\n", n1);    destroyqueue(p);    return 0;}

我们在无法估计队列长度时就要用到上述的链式队列。

但是如果我们队列长度的最大值是确定的，那么我们可以使用下面的循环队列：

#include<stdio.h>#include<malloc.h>#define MAXSIZE 20  //队列的最大长度typedef struct{    int data[MAXSIZE]; //队列    int front; //队头的游标    int rear;  //队尾的游标} Queue;void InitQueue(Queue *q) //初始化队列{    q->front = q->rear = 0;}void EnQueue(Queue *q,int e) //让元素e进队{    if((q->rear + 1) % MAXSIZE == q->front) //队列已满        return;    q->data[q->rear] = e; //元素e进队    q->rear = (q->rear + 1) % MAXSIZE; //游标rear上前进一位,如果已达最后,就移到前面}void DeQueue(Queue *q,int *e) //队头的元素出队存入*e{    if(q->rear == q->front) //如果队列为空返回        return;    *e = q->data[q->front]; //返回队头的元素    q->front = (q->front + 1) % MAXSIZE; //游标front向前移一位,如果是队列的末尾移动到最前面}int IsEmpty(Queue *q) //判断队列是否为空{    if(q->front == q->rear)        return 1;    return 0;}int GetQueueLength(Queue *q) //返回队列的长度{    return (q->rear - q->front + MAXSIZE) % MAXSIZE;}void Clear(Queue *q) //清空队列{    q->front = q->rear = 0;}void Print(Queue *q) //打印队列{    if(q->front == q->rear)        return;    else if(q->rear < q->front)    {        for(int i = q->front; i < MAXSIZE; ++i)            printf("%d ",q->data[i]);        for(int i = 0; i < q->rear; ++i)            printf("%d ",q->data[i]);        printf("\n");    }    else    {        for(int i = q->front; i < q->rear; ++i)            printf("%d ",q->data[i]);        printf("\n");    }}int main(){    Queue q;    InitQueue(&q);    for(int i = 1; i < 20; ++i)        EnQueue(&q,i);    Print(&q);    int k;    DeQueue(&q,&k);    EnQueue(&q,30);    Print(&q);    return 0;}