1.1队列特性
队列和栈一样，也是一种对数据存取过程有特殊要求的线形存储结构。与栈不同，队列的两端进行数据的存取，从队尾进行存，另队头进行取。
如图，进数据的一端为“队尾”，出数据的一端称为“队头”，其中数据元素进入队列称为“入队”，数据元素出队列称为“出队”。
队列中的数据存取要遵循“先进先出”的原则，即最先进入的数据也要最先拿出。如图a1最先进队，a2其次，出队时a1先出，a2其次。
1.2顺序队列的实现
顺序队列分为普通数组队列和循环队列，长度是一定的，先看普通数组队列情况：
1.普通数组队列
front指向队头，rear指向队尾。
如图a空队列时Q.rear==Q.front,图b入队后Q.rear向后移，图c出队后Q.font向后移，由于元素出队后其位置的内存空间并不会释放，因此会浪费大量的内存。图d同时入队和出队时有可能造成假性溢出，队满后在出队到最后一个元素，front和rear指向同一位置，即Q.rear==Q.front,此时判断空队时会出现问题，为了解决以上问题出现了循环队列。如下图：
2.循环队列
循环队列能重复利用内存，解决了内存浪费的情况，如图a，图b，但是队满时有可能出现front==rear的情况，为了解决这个问题，需要牺牲一个存储单元，如图c，图d，判断对空：Q.front==Q.rear;
判断队满：(Q.rear+1)%MaxSize==Q.front。环状图如下：
顺序队列代码实现：
1.循环队列顺序存储结构
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */
typedef int Status;
typedef int QElemType; /* QElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */
/* 循环队列的顺序存储结构 */
typedef struct
{
QElemType data[MAXSIZE];
int front; /* 头指针 */
int rear; /* 尾指针，若队列不空，指向队列尾元素的下一个位置 */
}SqQueue;
2.初始化一个空队列Q
Status InitQueue(SqQueue *Q){
Q->front = 0;
Q->rear = 0;
return OK;
}
- 将队列清空
Status ClearQueue(SqQueue *Q){
Q->front = Q->rear = 0;
return OK;
}
4.若队列Q为空队列,则返回TRUR,否则返回FALSE
Status QueueEmpty(SqQueue Q){
//队空标记
if (Q.front == Q.rear)
return TRUE;
else
return FALSE;
}
- 返回Q的元素个数,也就是队列的当前长度
int QueueLength(SqQueue Q){
return (Q.rear - Q.front + MAXSIZE)%MAXSIZE;
}
- 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(SqQueue Q,QElemType *e){
//队列已空
if (Q.front == Q.rear)
return ERROR;
*e = Q.data[Q.front];
return OK;
}
- 若队列未满,则插入元素e为新队尾元素
Status EnQueue(SqQueue *Q,QElemType e){
//队列已满
if((Q->rear+1)%MAXSIZE == Q->front)
return ERROR;
//将元素e赋值给队尾
Q->data[Q->rear] = e;
//rear指针向后移动一位,若到最后则转到数组头部;
Q->rear = (Q->rear+1)%MAXSIZE;
return OK;
}
8.若队列不空,则删除Q中队头的元素,用e返回值
Status DeQueue(SqQueue *Q,QElemType *e){
//判断队列是否为空
if (Q->front == Q->rear) {
return ERROR;
}
//将队头元素赋值给e
*e = Q->data[Q->front];
//front 指针向后移动一位,若到最后则转到数组头部
Q->front = (Q->front+1)%MAXSIZE;
return OK;
}
- 从队头到队尾依次对队列的每个元素数组
Status QueueTraverse(SqQueue Q){
int i;
i = Q.front;
while (i != Q.rear) {
printf("%d ",Q.data[i]);
i = (i+1)%MAXSIZE;
}
printf("\n");
return OK;
}
main函数调用
int main(int argc, const char * argv[]) {
// insert code here...
printf("001--顺序队列表示与操作实现\n");
Status j;
int i=0,l;
QElemType d;
SqQueue Q;
InitQueue(&Q);
printf("初始化队列后，队列空否？%u(1:空 0:否)\n",QueueEmpty(Q));
printf("入队:\n");
while (i < 10) {
EnQueue(&Q, i);
i++;
}
QueueTraverse(Q);
printf("队列长度为: %d\n",QueueLength(Q));
printf("现在队列空否？%u(1:空 0:否)\n",QueueEmpty(Q));
printf("出队:\n");
//出队
DeQueue(&Q, &d);
printf("出队的元素:%d\n",d);
QueueTraverse(Q);
//获取队头
j=GetHead(Q,&d);
if(j)
printf("现在队头元素为: %d\n",d);
ClearQueue(&Q);
printf("清空队列后, 队列空否？%u(1:空 0:否)\n",QueueEmpty(Q));
return 0;
}
链式队列的代码实现
1.链式队列结构
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */
typedef int Status;
typedef int QElemType; /* QElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */
typedef struct QNode /* 结点结构 */
{
QElemType data;
struct QNode *next;
}QNode,*QueuePtr;
typedef struct /* 队列的链表结构 */
{
QueuePtr front,rear; /* 队头、队尾指针 */
}LinkQueue;
- 初始化队列
Status InitQueue(LinkQueue *Q){
//1. 头/尾指针都指向新生成的结点
Q->front = Q->rear = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
//2.判断是否创建新结点成功与否
if (!Q->front) {
return ERROR;
}
//3.头结点的指针域置空
Q->front->next = NULL;
return OK;
}
- 销毁队列Q
Status DestoryQueue(LinkQueue *Q){
//遍历整个队列,销毁队列的每个结点
while (Q->front) {
Q->rear = Q->front->next;
free(Q->front);
Q->front = Q->rear;
}
return OK;
}
4.将队列Q置空
Status ClearQueue(LinkQueue *Q){
QueuePtr p,q;
Q->rear = Q->front;
p = Q->front->next;
Q->front->next = NULL;
while (p) {
q = p;
p = p->next;
free(q);
}
return OK;
}
- 判断队列Q是否为空
Status QueueEmpty(LinkQueue Q){
if (Q.front == Q.rear)
return TRUE;
else
return FALSE;
}
- 获取队列长度
int QueueLength(LinkQueue Q){
int i= 0;
QueuePtr p;
p = Q.front;
while (Q.rear != p) {
i++;
p = p->next;
}
return i;
}
- 插入元素e为队列Q的新元素
Status EnQueue(LinkQueue *Q,QElemType e){
//为入队元素分配结点空间,用指针s指向;
QueuePtr s = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
//判断是否分配成功
if (!s) {
return ERROR;
}
//将新结点s指定数据域.
s->data = e;
s->next = NULL;
//将新结点插入到队尾
Q->rear->next = s;
//修改队尾指针
Q->rear = s;
return OK;
}
- 出队列
Status DeQueue(LinkQueue *Q,QElemType *e){
QueuePtr p;
//判断队列是否为空;
if (Q->front == Q->rear) {
return ERROR;
}
//将要删除的队头结点暂时存储在p
p = Q->front->next;
//将要删除的队头结点的值赋值给e
*e = p->data;
//将原队列头结点的后继p->next 赋值给头结点后继
Q->front->next = p ->next;
//若队头就是队尾,则删除后将rear指向头结点.
if(Q->rear == p) Q->rear = Q->front;
free(p);
return OK;
}
- 获取队头元素
Status GetHead(LinkQueue Q,QElemType *e){
//队列非空
if (Q.front != Q.rear) {
//返回队头元素的值,队头指针不变
*e = Q.front->next->data;
return TRUE;
}
return FALSE;
}
- 遍历队列
Status QueueTraverse(LinkQueue Q){
QueuePtr p;
p = Q.front->next;
while (p) {
printf("%d ",p->data);
p = p->next;
}
printf("\n");
return OK;
}
main函数调用
int main(int argc, const char * argv[]) {
// insert code here...
printf("链队列的表示与操作!\n");
Status iStatus;
QElemType d;
LinkQueue q;
//1.初始化队列q
iStatus = InitQueue(&q);
//2. 判断是否创建成
if (iStatus) {
printf("成功地构造了一个空队列\n");
}
//3.判断队列是否为空
printf("是否为空队列?%d (1:是 0:否)\n",QueueEmpty(q));
//4.获取队列的长度
printf("队列的长度为%d\n",QueueLength(q));
//5.插入元素到队列中
EnQueue(&q, -3);
EnQueue(&q, 6);
EnQueue(&q, 12);
printf("队列的长度为%d\n",QueueLength(q));
printf("是否为空队列?%d (1:是 0:否)\n",QueueEmpty(q));
//6.遍历队列
printf("队列中的元素如下:\n");
QueueTraverse(q);
//7.获取队列头元素
iStatus = GetHead(q, &d);
if (iStatus == OK) {
printf("队头元素是:%d\n",d);
}
//8.删除队头元素
iStatus =DeQueue(&q, &d);
if (iStatus == OK) {
printf("删除了的队头元素为:%d\n",d);
}
//9.获取队头元素
iStatus = GetHead(q, &d);
if (iStatus == OK) {
printf("新的队头元素为:%d\n",d);
}
//10.清空队列
ClearQueue(&q);
//11.销毁队列
DestoryQueue(&q);
return 0;
}
