C/C++队列

一、简介

队列，和栈一样，也是一种对数据的"存"和"取"有严格要求的线性存储结构。

与栈结构不同的是，队列的两端都"开口"，要求数据只能从一端进，从另一端出，如图 1 所示：

通常，称进数据的一端为 "队尾"，出数据的一端为 "队头"，数据元素进队列的过程称为 "入队"，出队列的过程称为 "出队"。

不仅如此，队列中数据的进出要遵循 “先进先出” 的原则，即最先进队列的数据元素，同样要最先出队列。拿图 1 中的队列来说，从数据在队列中的存储状态可以分析出，元素 1 最先进队，其次是元素 2，最后是元素 3。此时如果将元素 3 出队，根据队列 “先进先出” 的特点，元素 1 要先出队列，元素 2 再出队列，最后才轮到元素 3 出队列。

栈和队列不要混淆，栈结构是一端封口，特点是"先进后出"；而队列的两端全是开口，特点是"先进先出"。

因此，数据从表的一端进，从另一端出，且遵循 “先进先出” 原则的线性存储结构就是队列。

二、分类

队列一般分为两类：链式队列和顺序队列

链式队列—链式队列即用链表实现的队列

顺序队列—顺序队列是用数组实现的队列，顺序队列通常必须是循环队列

三、队列常见的操作

入队： 通常命名为push()
出队： 通常命名为pop()
求队列中元素个数
判断队列是否为空
判断队列是否为满
获取队首元素

四、队列的伪算法

定义front为队列头元素的位置，rear为队列尾元素的位置，MAXSIZE为循环队列的最大长度。注意以下几点，循环队列迎刃而解：

A. 求元素的个数：(rear - front + MAXSIZE) % MAXSIZE
B. front/rear指向逻辑的下一个空间 front =（front+1)%MAXSIZE，rear = (rear+1)%MAXSIZE
C. 判空：front == rear
D. 判满：(rear+1) %MAXSZIE== front

五、实例分析

#include <QCoreApplication>
#include <QDebug>
#include <stdio.h>

//队列结构体
typedef struct queue{
    int *val; //队列存储的数据
    int front; //队头
    int rear;//队尾
    int size;//队列的大小
}QUEUE;

//队列的初始化
bool InitQueue(QUEUE *q,int size){
    q->val = (int*)malloc(sizeof(int)*size);
    if(q->val == NULL)
        return false;

    q->front = q->rear = 0;
    q->size = size;

    return true;
}

//判断队列是否为满
bool isFull(QUEUE *q){
    if((q->rear+1)%q->size == q->front){
        printf("queue full\n");
        return true;
    }

    return false;
}
//入队
bool Push(QUEUE *q,int val){
    //判断队列是否为满
    if(isFull(q))
        return false;

    q->val[q->rear] = val;

    q->rear = (q->rear+1)%q->size;

    return true;
}
//判断队列是否为空
bool isEmpty(QUEUE *q){
    if(q->rear == q->front){
        printf("queue is empty\n");
        return true;
    }

    return false;
}
//遍历队列所有元素
bool Queue_List(QUEUE *q){
    if(isEmpty(q))
        return false;

    int i = q->front;

    while(i%q->size != q->rear){

        printf("i:%d val:%d\n",i,q->val[i]);


        i++;
    }
}
//出队
bool Pop(QUEUE *q){
    if(isEmpty(q)){
        return false;
    }

    q->front = (q->front+1)%q->size;

    return true;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    //初始化队列
    QUEUE q;
    InitQueue(&q,5);

    //入队
    Push(&q,10);
    Push(&q,5);
    Push(&q,15);
    Push(&q,100);
    Push(&q,200);
    Push(&q,300);

    Queue_List(&q);

    //出队
    Pop(&q);
    Pop(&q);
    Pop(&q);
    Pop(&q);
    Pop(&q);

    Queue_List(&q);

    return a.exec();
}

运行结果如下：