数据结构与算法之队列

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#队列 #指针 #算法 #数据结构 #c语言

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本文介绍了如何使用C语言实现循环队列的数据结构，包括初始化、判断队列是否为空、元素入队和出队等基本操作。通过示例代码详细展示了队列的创建、元素的插入和删除过程，帮助读者理解先进先出（FIFO）的队列工作原理。

数据结构与算法之队列

前提条件

熟悉C语言与指针
熟悉数据结构与算法

简介

队列是一种先进先出（FIFO）的线性表，特殊之处在于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。

队列结构体

typedef struct 
{
    int *base; /*循环队列的存储空间首地址*/
    int front,rear;/*队头、队尾指针*/
}SqQueue;

队列基本运算

初始化队列

int initQueue(SqQueue *Q)
/*创建容量为MAXQSIZE的空队列*/
{
    Q->base=(int *)malloc(MAXQSIZE*sizeof(int));
    if(!Q->base)
        return -1; //创建失败，返回-1
    Q->front=0;
    Q->rear=0;
    return 0;
}

判断是否为空队列

int isEmpty(SqQueue *Q)
/*判断队列是否为空*/
{
    /*若队列为空，返回1，否则返回0*/
    return Q->front==Q->rear;
}

入队

int enQueue(SqQueue *Q,int e)
/*元素e入队*/
{/*牺牲一个元素空间，约定以"队列的尾指针所指位置的下一个位置是头指针"表示队列满*/
    if((Q->rear+1)%MAXQSIZE==Q->rear)
        return -1;//队列满，返回-1
    Q->base[Q->rear]=e; //在当前队尾插入元素e
    Q->rear=(Q->rear+1)%MAXQSIZE; //队尾指针指向下一个位置
    return 0;
}

出队

int deQueue(SqQueue *Q,int *e)
/*若队列不为空，则删除队头元素，由参数e带回其值并返回0；否则返回-1*/
{
    if(Q->front==Q->rear) 
        return -1;//空队列，返回-1
    *e=Q->base[Q->front];//获取删除队头元素的值
    Q->front = (Q->front+1)%MAXQSIZE;//队头指针指向下一个位置
    return 0;
}

完整代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define MAXQSIZE 100

typedef struct 
{
    int *base; /*循环队列的存储空间首地址*/
    int front,rear;/*队头、队尾指针*/
}SqQueue;

int initQueue(SqQueue *Q)
/*创建容量为MAXQSIZE的空队列*/
{
    Q->base=(int *)malloc(MAXQSIZE*sizeof(int));
    if(!Q->base)
        return -1; //创建失败，返回-1
    Q->front=0;
    Q->rear=0;
    return 0;
}

int isEmpty(SqQueue *Q)
/*判断队列是否为空*/
{
    /*若队列为空，返回1，否则返回0*/
    return Q->front==Q->rear;
}

int enQueue(SqQueue *Q,int e)
/*元素e入队*/
{/*牺牲一个元素空间，约定以"队列的尾指针所指位置的下一个位置是头指针"表示队列满*/
    if((Q->rear+1)%MAXQSIZE==Q->rear)
        return -1;//队列满，返回-1
    Q->base[Q->rear]=e; //在当前队尾插入元素e
    Q->rear=(Q->rear+1)%MAXQSIZE; //队尾指针指向下一个位置
    return 0;
}

int deQueue(SqQueue *Q,int *e)
/*若队列不为空，则删除队头元素，由参数e带回其值并返回0；否则返回-1*/
{
    if(Q->front==Q->rear) 
        return -1;//空队列，返回-1
    *e=Q->base[Q->front];//获取删除队头元素的值
    Q->front = (Q->front+1)%MAXQSIZE;//队头指针指向下一个位置
    return 0;
}

int main()
{
    SqQueue Q;
    int isSuceed,Emp,*e;
    isSuceed = initQueue(&Q); /*创建容量为MAXQSIZE的空队列*/
    printf("isSuceed(Success:0/Fail:-1):%d\n",isSuceed); //创建失败，返回-1，否则返回0
    Emp = isEmpty(&Q);//*判断队列是否为空*/
    printf("isEmpty(Nonempty:0/Empty:1):%d\n",Emp);//*若队列为空，返回1，否则返回0*/
    enQueue(&Q,3);//元素3入队
    enQueue(&Q,4);//元素4入队
    enQueue(&Q,5);//元素5入队
    printf("FrontElement:%d\n",Q.base[Q.front]);//队头元素
    printf("RearElement:%d\n",Q.base[Q.rear-1]);//队尾元素
    deQueue(&Q,e);//队头元素出队
    printf("DeQueueElement:%d\n",*e);//出队的元素值
    printf("FrontElement:%d\n",Q.base[Q.front]);//队头元素
    printf("RearElement:%d\n",Q.base[Q.rear-1]);//队尾元素
    system("pause");
    return 0;
}