C语言队列的基本实现

文章目录

1.队列的简介
2.队列的简单实现
3.循环队列说明
4.循环队列实现

1.队列的简介

队列（Queue），简称队，它也是一种运算受限的特殊的线性表，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）线性表。
对应我们日常生活中的情形，比如，在食堂的单窗口买饭，一个食堂阿姨每次只能给一位同学打饭，那么我们就需要排队买饭，先到的同学排在队伍的前面，后来的同学排在后面。前面的同学先买到饭然后出队离开；后面来的同学原则上只能排到队伍的后面（手动狗头）。这就是先来的先请求得到服务。再比如我们有一台网络共享打印机，网络中的任何一台机器都可以向它发出打印请求。但它每次只能服务一个，该如何处理这些请求呢？这个时候控制打印机的程序就会把请求们加入到一个队列，只要队列中有内容，打印机就会从不断地从队列头部取出请求执行打印。计算机的处理器也是一个共享的资源，很多程序或者说进程需要处理器的时间片来执行，那么这些进程也会被放入一个队列。

对于栈，插入和删除只能从一端进行；对于队列，插入和删除操作必须从不同端进行。接下来我们用两种方式来实现相关操作。

2.队列的简单实现

首先创建一个包含整型元素的数组来存储队列。下面是一种极其简单的实现方式。代码：

#include<stdio.h>
#define MAXSIZE 10
int A[MAXSIZE];//定义一个全局整型数组存放队元素
int front = -1;
int rear = -1; //队空时将索引置为-1；
//入队操作void Enqueue(int x){//队满则不支持入队if(rear ==MAXSIZE-1){printf("Error:Queue is Full ");return ;}A[++rear] = x;}//出队操作void Dequeue(){if((rear ==-1)&& front ==-1){printf("Error:Queue is Empty");return ;}else if(rear == front&&(rear!=-1)){//队列只有一个元素 rear = -1;front = -1;}else{front  = front+1;}    } // 返回队尾值int Rear(){return A[rear];} void Print(){int i;printf("queue:  ");for(i=front+1;i<=rear;i++){printf("%d  ",A[i]);}printf("\n");}int main(){Enqueue(1);Enqueue(2);Enqueue(3);Print();Dequeue();Dequeue();printf("now the queue is: ");Print();}

运行结果：

3.循环队列说明

很明显，以上的方法，我们只是利用简单的数组进行了模拟。它存在着很多的不足。比如，当我们删去队列中的元素时，我们没法使用他们留下来的空位，每一次Dequeue空下来的front位都会被闲置。这样对空间造成了很大的浪费。于是，我们设计循环数组。通过取余的操作，使front和rear指针发生改变。除此之外，我们说队列也是一种线性表，对于线性表，我们使用结构体来定义才是一种更加理想的方式。

4.循环队列实现

结构体定义：

typedef struct
{QElemType *base;//初始化动态分配的指定长度的空间int front;//头指针，若队列不空，指向队列头元素int rear;//尾指针，若队列不空，指向队列尾元素的下一个位置
}SqQueue;

循环队列初始化：

bool InitQueue(SqQueue *Q)
{Q->base=(QElemType*)malloc(maxQueueSize*sizeof(QElemType));if (!Q->base){return false;}Q->front=0;Q->rear=0;return true;
}

入队函数：

bool EnQueue(SqQueue *Q,QElemType e)
{if ((Q->rear+1)%maxQueueSize==Q->front)//队列满{return false;}Q->base[Q->rear]=e;Q->rear=(Q->rear+1)%maxQueueSize;printf("%d successfully in\n",e);return true;
}

出队函数：

bool DeQueue(SqQueue *Q,QElemType *e)
{if (Q->front==Q->rear)//队列空{return false;}*e=Q->base[Q->front];Q->front=(Q->front+1)%maxQueueSize;printf("%d successfully out！\n",*e);return true;
}

打印函数和主函数：

void printfQueue(SqQueue Q)
{printf("Now the queue is:\n");while (Q.front!=Q.rear){if (Q.front==maxQueueSize &&(Q.rear+1)%maxQueueSize!=Q.front){Q.front=0;}printf("%d ",Q.base[Q.front]);Q.front++;}printf("\n");
}int main()
{SqQueue *Q=(SqQueue*)malloc(sizeof(SqQueue));InitQueue(Q);EnQueue(Q,1);EnQueue(Q,3);EnQueue(Q,1);EnQueue(Q,4);printfQueue(*Q);QElemType *e=(QElemType*)malloc(sizeof(QElemType));DeQueue(Q,e);DeQueue(Q,e);EnQueue(Q,9);EnQueue(Q,9);printfQueue(*Q);return 0;
}

执行结果：