C语言数据结构：队列的操作实现

队列是一种常见的数据结构，遵循先进先出（FIFO）原则，即最先进入的元素最先被移除。它类似于现实生活中的排队，先到的人先接受服务。

主要操作

1. 入队（Enqueue）：将元素添加到队列的末尾。

2. 出队（Dequeue）：移除并返回队列前端的元素。

3. 查看队首（Peek/Front）：返回队列前端的元素，但不移除。

4. 判空（IsEmpty）：检查队列是否为空。

5. 获取大小（Size）：返回队列中元素的数量。

实现方式

1. 数组实现：使用数组存储元素，需处理数组大小限制。

2. 链表实现：使用链表动态调整大小，避免数组大小问题。

应用场景

• 任务调度：操作系统中的任务调度。

• 数据缓冲：网络数据包的缓冲。

• 广度优先搜索（BFS）：用于遍历图或树结构。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define Max_Size 20
typedef int Elemtype;

typedef struct Queue
{
    Elemtype Data[Max_Size];
    int front;
    int rear;
} Queue;
void Q_Init(Queue *q);              // 队列初始化
int isEmpty(Queue *q);              // 判断队列是否为空
Elemtype delQueue(Queue *q);        // 出队
int in_Queue(Queue *q, Elemtype e); // 入队
int fullQueue(Queue *q);            // 判断是否真的满了
void showQueue(Queue *q);           // 遍历队列
int queueSize(Queue *q);            // 得到队列里元素数量
int getHead(Queue *Q,Elemtype *e);
int main(int argc, char const *argv[])
{
    Queue *q = malloc(sizeof(Queue));
    Q_Init(q);
    in_Queue(q, 1);
    in_Queue(q, 2);
    in_Queue(q, 3);
    
    // printf("%d",q->Data[2]);
    showQueue(q);
    int size=0;
    size = queueSize(q);
    printf("%d",size);
    return 0;
}
void Q_Init(Queue *q)
{
    q->front = 0;//队头下标初始化
    q->rear = 0;//队尾下标初始化
}
int isEmpty(Queue *q)
{
    if (q->front == q->rear)//队头与队尾下标相同时为空
    {
        printf("队列为空\n");
        return 1;
    }
    else
    {
        return 0;
    }
}
Elemtype delQueue(Queue *q)
{
    if (q->front == q->rear)
    {
        printf("队列为空\n");
        return 1;
    }
    Elemtype e;//临时变量
    e = q->Data[q->front];//临时变量承接删除元素
    q->front++;//队头后移
    return e;//返回删除元素
}
int in_Queue(Queue *q, Elemtype e)
{
    if (q->rear >= Max_Size)//检查是否对满
    {
        if (!fullQueue(q))
        {
            printf("经FULL函数检测已满\n");
        }
        return 1;
    }

    q->Data[q->rear] = e;//队尾处新元素赋值
    q->rear++;//队尾后移
    return 0;
}
int fullQueue(Queue *q)
{
    int step = 0;
    if (q->front > 0)//队头不为零，则是假溢出
    {
        step = q->front;//队头后移次数
        for (int i = q->front; i < q->rear; i++)//将队列内所有元素前移 step 步
        {
            q->Data[i - step] = q->Data[i];
        }
        q->front = 0;//队头更新
        q->rear = q->rear - step;//队尾更新
    }
    else
    {
        //printf("经FULL函数检测已满\n");
        return 0;
    }
}
void showQueue(Queue *q)
{
    printf("---------------\n");
    for (int i = q->front; i < q->rear; i++)//循环从队头打印到队尾前一个元素
    {
        printf("%d  ",q->Data[i]);
    }
    printf("\n");
    printf("---------------\n");
}
int getHead(Queue *Q,Elemtype *e)
{
    if (Q->front == Q->rear)
    {
        printf("队列为空\n");
        return 1;
    }
    *e=Q->Data[Q->front];//指针指向队头
    return 0;
}
int queueSize(Queue *q)
{
    if (isEmpty(q))
    {
        return 0;
    }
    int temp=0;
    temp=q->front;
    int t=0;
    while (temp!=q->rear)//从队头开始自增直到队尾
    {
        temp++;
        t++;
    }
    return t;
    
}