队列的实现与详细解析：C语言

#define MAX_SIZE 10  // 定义队列的最大容量

typedef struct Queue {
    int data[MAX_SIZE];  // 存储队列元素的数组
    int front;          // 队头指针
    int rear;           // 队尾指针
    int size;           // 队列元素计数器
} Queue;

2. 初始化队列

在使用队列之前，需要对其进行初始化，将队头指针、队尾指针和元素计数器设置为初始值。

void initQueue(Queue *q) {
    q->front = 0;   // 队头指针初始化为 0
    q->rear = -1;   // 队尾指针初始化为 -1
    q->size = 0;    // 元素计数器初始化为 0
}

3. 判断队列是否为空

队列为空的条件是元素计数器 size 为 0。

int isEmpty(Queue *q) {
    return q->size == 0;  // 判断队列是否为空
}

功能：

返回队列是否为空的状态（1 为空，0 为非空）。

4. 判断队列是否已满

队列已满的条件是元素计数器 size 等于队列的最大容量 MAX_SIZE。

int isFull(Queue *q) {
    return q->size == MAX_SIZE;  // 判断队列是否已满
}

功能：

返回队列是否已满的状态（1 为满，0 为非满）。

5. 入队操作

入队操作将元素插入到队列的尾部。如果队列已满，则无法插入。

void enqueue(Queue *q, int value) {
    if (isFull(q)) {
        printf("队列已满，无法入队！\n");
        return;
    }
    q->rear = (q->rear + 1) % MAX_SIZE;  // 队尾指针循环后移
    q->data[q->rear] = value;            // 将元素插入队尾
    q->size++;                           // 元素计数器加 1
}

功能：

将元素插入队列的尾部。
如果队列已满，提示无法插入。

6. 出队操作

出队操作从队列的头部删除元素。如果队列为空，则无法删除。

int dequeue(Queue *q) {
    if (isEmpty(q)) {
        printf("队列为空，无法出队！\n");
        return -1;
    }
    int tmp = q->data[q->front];         // 获取队头元素
    q->front = (q->front + 1) % MAX_SIZE;  // 队头指针循环后移
    q->size--;                           // 元素计数器减 1
    return tmp;                          // 返回队头元素
}

功能：

删除队列的头部元素并返回。
如果队列为空，提示无法删除。

7. 获取队列大小

队列的大小由元素计数器 size 表示。

int getQueueSize(Queue *q) {
    return q->size;  // 返回队列的大小
}

功能：

返回队列中元素的数量。

8. 遍历打印队列元素

遍历队列并打印所有元素。

void printQueue(Queue *q) {
    if (isEmpty(q)) {
        printf("队列为空，无法打印！\n");
        return;
    }
    int i = q->front;
    printf("队列元素为：");
    for (int j = 0; j < q->size; j++) {
        printf("%d ", q->data[i]);  // 打印当前元素
        i = (i + 1) % MAX_SIZE;    // 指针循环后移
    }
    printf("\n");
}

功能：

遍历队列并打印所有元素。
如果队列为空，提示无法打印。

9. 主函数

主函数用于测试队列的各项功能。

int main() {
    Queue q;
    initQueue(&q);  // 初始化队列

    // 入队操作
    enqueue(&q, 10);
    enqueue(&q, 20);
    enqueue(&q, 30);
    enqueue(&q, 40);

    printQueue(&q);  // 打印队列元素
    printf("队列大小为：%d\n", getQueueSize(&q));  // 打印队列大小

    dequeue(&q);  // 出队操作
    printQueue(&q);  // 打印队列元素
    printf("队列大小为：%d\n", getQueueSize(&q));  // 打印队列大小

    return 0;
}

完整代码示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 队列
#define MAX_SIZE 10
typedef struct Queue
{
    int data[MAX_SIZE];
    int front; // 定义头指针
    int rear;  // 定义尾指针
    int size;  // 队列元素计数器
} Queue;

// 初始化队列
void initQueue(Queue *q)
{
    q->front = 0;
    q->rear = -1;
    q->size = 0;
}

// 判断队列是否为空
int isEmpty(Queue *q)
{
    return q->size == 0;
}
// 判断队列是否已满
int isFull(Queue *q)
{
    return q->size == MAX_SIZE;
}
// 入队操作
void enqueue(Queue *q, int value)
{
    if (isFull(q))
    {
        printf("队列已满，无法入队！\n");
        return;
    }
    q->rear = (q->rear + 1) % MAX_SIZE;

    q->data[q->rear] = value;
    q->size++;
}

// 出队操作
int dequeue(Queue *q)
{
    if (isEmpty(q))
    {
        printf("栈空，无法出栈！\n");
        return -1;
    }
    int tmp = q->data[q->front];
    q->front = (q->front + 1) % MAX_SIZE;
    q->size--;
    return tmp;
}

// 获取队列大小
int getQueueSize(Queue *q)
{
    return q->size;
}

// 遍历打印队内元素
void printQueue(Queue *q)
{
    if (isEmpty(q))
    {
        printf("对内元素为空，无法打印！\n");
        return;
    }
    int i = q->front;
    printf("队内元素为：");
    for (int j = 0; j < q->size; j++)
    {
        printf("%d ", q->data[i]);
        i = (i + 1) % MAX_SIZE;
    }
    printf("\n");
}

int main()
{
    Queue q;
    initQueue(&q);

    // 往队列内插入元素
    enqueue(&q, 10);
    enqueue(&q, 20);
    enqueue(&q, 30);
    enqueue(&q, 40);

    printQueue(&q);

    printf("队列大小为：%d\n", getQueueSize(&q));

    dequeue(&q);
    printQueue(&q);
    printf("队列大小为：%d\n", getQueueSize(&q));

    return 0;
}