队列（纯C语言实现）
2024-05-13 21:06:59
先进先出的线性表，从队尾rear进，从队头front出
1.队列的顺序存储结构及实现
补充：判断循环队列队满和队空的三种方法
由于队满和对空时都有front==rear，所以需要另想方法来区分队满和队空
方法一：通过length的大小来判断
队空的条件为length==0
队满的条件为length==MAXSIZE
方法二：少用一个元素空间
队空的条件为front==rear
队满的条件为(rear+1)%MAXSIZE==front
方法三：设置一个标志变量flag
队空时flag==0,队不空时flag==1
队空的条件为flag==0
队满的条件为front==rear&&flag==1
1.1 循环队列的存储结构
方法一：
typedef struct
{ElemType data[MAXSIZE];int front; //指向队头元素int rear; //指向队尾元素的下一个位置int length;
}SqQueue;
方法二：
typedef struct
{ElemType data[MAXSIZE];int front; int rear;
}SqQueue;
方法三：
typedef struct
{ElemType data[MAXSIZE];int front; int rear;int flag;
}SqQueue;
1.2 循环队列的基本操作
1.初始化InitQueue(Q)
方法一：
Status InitQueue(SqQueue *Q)
{Q->front=Q->rear=0;Q->length=0;return OK;
}
方法二：
Status InitQueue(SqQueue *Q)
{Q->front=Q->rear=0;return OK;
}
方法三：
Status InitQueue(SqQueue *Q)
{Q->front=Q->rear=0;Q->flag=0;return OK;
}
2.判断是否队空QueueEmpty(Q)
方法一：
Status QueueEmpty(SqQueue Q)
{if(Q.length==0) return TRUE;else return ERROR;
}
方法二：
Status QueueEmpty(SqQueue Q)
{ if(Q.front==Q.rear)return TRUE;elsereturn FALSE;
}
方法三：
Status QueueEmpty(SqQueue Q)
{ if(Q.flag==0)return TRUE;elsereturn FALSE;
}
3.销毁DestroyQueue(Q)
与清空ClearQueue(Q)相同
4.清空ClearQueue(Q)
方法一：
Status ClearQueue(SqQueue *Q)
{Q->front=Q->rear=Q->length=0;return OK;
}
方法二：
Status ClearQueue(SqQueue *Q)
{Q->front=Q->rear=0;return OK;
}
方法三：
Status ClearQueue(SqQueue *Q)
{Q->front=Q->rear=Q->flag=0;return OK;
}
5.求长度QueueLength(Q)
方法一：
int QueueLength(SqQueue Q)
{return Q.length;
}
方法二：
int QueueLength(SqQueue Q)
{return (Q.rear-Q.front+MAXSIZE)%MAXSIZE;
}
方法三：(同方法二)
6.取队头元素GetHead(Q,e)
方法一：
Status GetHead(SqQueue Q,ElemType *e)
{if(Q.length==0)return ERROR;*e=Q.data[Q.front];return OK;
}
方法二：
Status GetHead(SqQueue Q,ElemType *e)
{if(Q.front==Q.rear)return ERROR;*e=Q.data[Q.front];return OK;
}
方法三：
Status GetHead(SqQueue Q,ElemType *e)
{if(Q.flag==0)return ERROR;*e=Q.data[Q.front];return OK;
}
7.入队列（插入队尾）EnQueue(Q,e)
方法一：
Status EnQueue(SqQueue *Q,ElemType e)
{if(Q->length==MAXSIZE)return ERROR;Q->data[Q->rear]=e;Q->rear=(Q->rear+1)%MAXSIZE; //队尾指针指向下一个位置 Q->length++;return OK;
}
方法二：
Status EnQueue(SqQueue *Q,ElemType e)
{if ((Q->rear+1)%MAXSIZE == Q->front)return ERROR;Q->data[Q->rear]=e;Q->rear=(Q->rear+1)%MAXSIZE;return OK;
}
方法三：
Status EnQueue(SqQueue *Q,ElemType e)
{if(Q->front==Q->rear&&Q->flag==1)return ERROR;Q->data[Q->rear]=e;Q->rear=(Q->rear+1)%MAXSIZE;Q->flag=1;return OK;
}
8.出队列（删除队头）DeQueue(Q,e)
方法一：
Status DeQueue(SqQueue *Q,ElemType *e)
{if(Q->length==0) return ERROR;*e=Q->data[Q->front];Q->front=(Q->front+1)%MAXSIZE;Q->length--;return OK;
}
方法二：
Status DeQueue(SqQueue *Q,ElemType *e)
{if (Q->front == Q->rear)return ERROR;*e=Q->data[Q->front];Q->front=(Q->front+1)%MAXSIZE;return OK;
}
方法三：
Status DeQueue(SqQueue *Q,ElemType *e)
{if(Q->flag==0) return ERROR;*e=Q->data[Q->front];Q->front=(Q->front+1)%MAXSIZE;if(Q->front==Q->rear)Q->flag=0;return OK;
}
9.遍历QueueTraverse(Q)
Status visit(ElemType e)
{printf("%d ",e);return OK;
}
方法一：
Status QueueTraverse(SqQueue Q)
{int i,t;t=Q.front;for(i=0;i<Q.length;i++){visit(Q.data[t]);t=(t+1)%MAXSIZE;}printf("\n");return OK;
}
方法二：
Status QueueTraverse(SqQueue Q)
{ int t;t=Q.front;while(t!=Q.rear){visit(Q.data[t]);t=(t+1)%MAXSIZE;}printf("\n");return OK;
}
方法三：
Status QueueTraverse(SqQueue Q)
{ int i,t;t=Q.front;for(i=0;i<QueueLength(Q);i++){visit(Q.data[t]);t=(t+1)%MAXSIZE;}printf("\n");return OK;
}
1.3 循环队列的综合实例
#include<stdio.h>#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXSIZE 15typedef int Status;
typedef int ElemType;typedef struct
{ElemType data[MAXSIZE];int front; int rear;int flag; //队空时flag==0,队不空时flag==1
}SqQueue;Status InitQueue(SqQueue *Q)
{Q->front=Q->rear=0;Q->flag=0;return OK;
}int QueueLength(SqQueue Q)
{return (Q.rear-Q.front+MAXSIZE)%MAXSIZE;
}Status visit(ElemType e)
{printf("%d ",e);return OK;
}Status QueueTraverse(SqQueue Q)
{ int i,t;t=Q.front;for(i=0;i<QueueLength(Q);i++){visit(Q.data[t]);t=(t+1)%MAXSIZE;}printf("\n");return OK;
}Status EnQueue(SqQueue *Q,ElemType e)
{if(Q->front==Q->rear&&Q->flag==1)return ERROR;Q->data[Q->rear]=e;Q->rear=(Q->rear+1)%MAXSIZE;Q->flag=1;return OK;
}Status DeQueue(SqQueue *Q,ElemType *e)
{if(Q->flag==0) return ERROR;*e=Q->data[Q->front];Q->front=(Q->front+1)%MAXSIZE;if(Q->front==Q->rear)Q->flag=0;return OK;
}Status GetHead(SqQueue Q,ElemType *e)
{if(Q.flag==0)return ERROR;*e=Q.data[Q.front];return OK;
}Status QueueEmpty(SqQueue Q)
{ if(Q.flag==0)return TRUE;elsereturn FALSE;
}void menu()
{printf(" ********循环队列功能菜单********** \n");printf(" 1.初始化 ");printf("2.输出栈中各结点的值\n");printf(" 3.入队列 ");printf("4.出队列\n");printf(" 5.查看队头元素 ");printf("6.是否为空队列\n");printf(" 7.退出\n");
}int main()
{int i,n;int choice=0;SqQueue Q;ElemType e;InitQueue(&Q);menu();while(choice!=7){printf("请选择功能：\n");scanf("%d",&choice);switch(choice){case 1: if(InitQueue(&Q)){printf("初始化成功\n");}break;case 2:if(QueueEmpty(Q)){printf("队列为空！\n");}else{printf("遍历结果如下:\n");QueueTraverse(Q); }break;case 3:printf("请输入你要入队列的元素:\n"); scanf("%d",&e);if(EnQueue(&Q,e)){printf("入队列成功\n");}else{printf("队列已满，入队列失败\n");}break;case 4:if(DeQueue(&Q,&e)){printf("出队列成功，出队列元素为%d\n",e);}else{printf("队列为空，出队列失败\n");}break;case 5:if(GetHead(Q,&e))printf("队头元素是%d\n",e);elseprintf("该队列为空，无队头元素\n");break;case 6:if(QueueEmpty(Q)){printf("当前队列为空\n");}else{printf("当前队列不为空\n");}break;case 7:printf("******************END**********************\n");break;}}return 0;
}
2.队列的链式存储结构及实现
1.1 链队列的存储结构
有头结点的链队列
typedef struct QNode
{ElemType data;struct QNode *next;
}QNode;
typedef struct
{QNode *front,*rear;int length;
}LinkQueue;
1.2 链队列的基本操作
1.初始化InitQueue(Q)
生成一个空的链队列，front和rear都指向头结点
Status InitQueue(LinkQueue *Q)
{Q->front=Q->rear=(QNode*)malloc(sizeof(QNode)); //生成头结点if(!Q->front)exit(OVERFLOW);Q->front->next=NULL;Q->length=0;return OK;
}
2.判断是否队空QueueEmpty(Q)
Status QueueEmpty(LinkQueue Q)
{ if(Q.length==0) //判断条件也可以是Q.front==Q.rearreturn TRUE;elsereturn FALSE;
}
3.销毁DestroyQueue(Q)
销毁包括头结点在内的所有节点，使front和rear指向NULL
Status DestroyQueue(LinkQueue *Q)
{while(Q->front){Q->rear=Q->front->next;free(Q->front);Q->front=Q->rear;}Q->length=0;return OK;
}
4.清空ClearQueue(Q)
只保留一个头结点
Status ClearQueue(LinkQueue *Q)
{QNode *p,*q;Q->rear=Q->front;p=Q->front->next;Q->front->next=NULL;while(p){q=p;p=p->next;free(q);}Q->length=0;return OK;
}
5.求长度QueueLength(Q)
int QueueLength(LinkQueue Q)
{return Q.length;
}
6.取队头元素GetHead(Q,e)
Status GetHead(LinkQueue Q,ElemType *e)
{ QNode *p;if(Q.length==0) //判断条件也可以是Q.front==Q.rearreturn ERROR;p=Q.front->next;*e=p->data;return OK;
}
7.入队列（插入队尾）EnQueue(Q,e)
Status EnQueue(LinkQueue *Q,ElemType e)
{QNode *p=(QNode *)malloc(sizeof(QNode));if(!p) exit(OVERFLOW);p->data=e;Q->rear->next=p;p->next=NULL;Q->rear=p; //修改rear指针 Q->length++;return OK;
}
8.出队列（删除队头）DeQueue(Q,e)
Status DeQueue(LinkQueue *Q,ElemType *e)
{QNode *p;if(Q->length==0) //判断条件也可以是Q->front==Q->rearreturn ERROR;p=Q->front->next;*e=p->data;Q->front->next=p->next;if(Q->rear==p) //若p结点是队尾元素，则删除p后变为空队列，需将rear指向头结点 Q->rear=Q->front;free(p);Q->length--;return OK;
}
9.遍历QueueTraverse(Q)
Status visit(ElemType e)
{printf("%d ",e);return OK;
}
Status QueueTraverse(LinkQueue Q)
{QNode *p;p=Q.front->next;while(p){visit(p->data);p=p->next;}printf("\n");return OK;
}
1.3 链队列的综合实例
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OVERFLOW -2 typedef int Status;
typedef int ElemType;//先定义结点
typedef struct QNode
{ElemType data;struct QNode *next;
}QNode;
//再定义链队列
typedef struct
{QNode *front,*rear;int length;
}LinkQueue;//初始化：生成一个空的链队列，front和rear都指向头结点
Status InitQueue(LinkQueue *Q)
{Q->front=Q->rear=(QNode*)malloc(sizeof(QNode)); //生成头结点if(!Q->front)exit(OVERFLOW);Q->front->next=NULL;Q->length=0;return OK;
}//清空：只保留一个头结点，其余结点都释放
Status ClearQueue(LinkQueue *Q)
{QNode *p,*q;Q->rear=Q->front;p=Q->front->next;Q->front->next=NULL;while(p){q=p;p=p->next;free(q);}Q->length=0;return OK;
}//输出元素
Status visit(ElemType e)
{printf("%d ",e);return OK;
}
//遍历输出
Status QueueTraverse(LinkQueue Q)
{QNode *p;p=Q.front->next;while(p){visit(p->data);p=p->next;}printf("\n");return OK;
}Status QueueEmpty(LinkQueue Q)
{ if(Q.length==0) //判断条件也可以是Q.front==Q.rearreturn TRUE;elsereturn FALSE;
}Status GetHead(LinkQueue Q,ElemType *e)
{ QNode *p;if(Q.length==0) //判断条件也可以是Q.front==Q.rearreturn ERROR;p=Q.front->next;*e=p->data;return OK;
}Status EnQueue(LinkQueue *Q,ElemType e)
{QNode *p=(QNode *)malloc(sizeof(QNode));if(!p) exit(OVERFLOW);p->data=e;Q->rear->next=p;p->next=NULL;Q->rear=p; //修改rear指针 Q->length++;return OK;
}Status DeQueue(LinkQueue *Q,ElemType *e)
{QNode *p;if(Q->length==0) //判断条件也可以是Q->front==Q->rearreturn ERROR;p=Q->front->next;*e=p->data;Q->front->next=p->next;if(Q->rear==p) //若p结点是队尾元素，则删除p后变为空队列，需将rear指向头结点 Q->rear=Q->front;free(p);Q->length--;return OK;
}void menu()
{printf(" ********链队列功能菜单******** \n");printf(" 1.初始化 ");printf("2.输出栈中各结点的值\n");printf(" 3.入队列 ");printf("4.出队列\n");printf(" 5.查看队头元素 ");printf("6.是否为空队列\n");printf(" 7.退出\n");
}int main()
{int choice=0;LinkQueue Q;ElemType e;InitQueue(&Q);menu();while(choice!=7){printf("请选择功能：\n");scanf("%d",&choice);switch(choice){case 1: if(ClearQueue(&Q)){printf("初始化成功\n");}break;case 2:if(QueueEmpty(Q)){printf("队列为空！\n");}else{printf("遍历结果如下:\n");QueueTraverse(Q); }break;case 3:printf("请输入你要入队列的元素:\n"); scanf("%d",&e);if(EnQueue(&Q,e)){printf("入队列成功\n");}break;case 4:if(DeQueue(&Q,&e)){printf("出队列成功，出队列元素为%d\n",e);}else{printf("队列为空，出队列失败\n");}break;case 5:if(GetHead(Q,&e))printf("队头元素是%d\n",e);elseprintf("该队列为空，无队头元素\n");break;case 6:if(QueueEmpty(Q)){printf("当前队列为空\n");}else{printf("当前队列不为空\n");}break;case 7:printf("******************END**********************\n");break;}}return 0;
}
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