C语言数据结构-数组实现队列详解

原创于 2025-12-21 21:48:44 发布 · 184 阅读

2 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#c语言 #数据结构 #开发语言

队列是一种重要的先进先出数据结构，在操作系统、算法、网络通信等领域广泛应用。本文将详细介绍如何使用C语言的数组来实现队列，包括完整的代码实现、详细的图文解释和实用的测试用例！

队列是一种线性数据结构，遵循先进先出原则：

入队（Enqueue）：元素从队尾加入；
出队（Dequeue）：元素从队首移除。

一、数据结构定义

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define MaxSize 5

int queue[MaxSize];
int front = -1;  // 队首指针，指向队首元素的前一个位置
int rear = -1;   // 队尾指针，指向队尾元素的位置

1. 初始空队列

2. 指针移动规则

front：总是指向"队首元素的前一个位置"；

rear：总是指向"队尾元素的位置"。

二、关键操作详细

1. 入队操作（`add_queue`）

void add_queue(int value) {
    if (rear >= MaxSize - 1) {
        printf("队列已满，不能入队\n");
    } else {
        rear = rear + 1;          // 队尾指针后移
        queue[rear] = value;      // 存入新元素
        printf("入队成功：%d\n", value);
    }
}

2. 出队操作（`del_queue`）

int del_queue() {
    int tempvalue;
    
    if (front == rear) {
        printf("队列为空，不能出队\n");
        tempvalue = -1;
    } else {
        front = front + 1;          // 队首指针后移
        tempvalue = queue[front];   // 取出队首元素
        queue[front] = 0;           // 可选：清空位置
        printf("出队成功：%d\n", tempvalue);
    }
    
    return tempvalue;
}

3. 获取队首元素（get_front）

返回：队首元素值，如果队列为空返回-1。

int get_front() {
    if (front == rear) {
        printf("队列为空\n");
        return -1;
    }
    return queue[front + 1];
}

4. 获取队尾元素（get_rear）

返回：队尾元素值，如果队列为空返回-1。

int get_rear() {
    if (front == rear) {
        printf("队列为空\n");
        return -1;
    }
    return queue[rear];
}

5. 打印元素（print_queue）

void print_queue() {
    if (front == rear) {
        printf("队列为空\n");
        return;
    }
    
    printf("队列元素：");
    for (int i = front + 1; i <= rear; i++) {
        printf("%d ", queue[i]);
    }
    printf("\n");
}

6. 打印队列完整状态,包括指针位置（print_queue_full）

void print_queue_full() {
    printf("队列数组：");
    for (int i = 0; i < MaxSize; i++) {
        printf("%d ", queue[i]);
    }
    printf("\n");
    printf("front指针：%d, rear指针：%d\n", front, rear);
}

7.主函数main

int main() {
    int a, b, c;
    a = 10;
    b = 20;
    c = 30;
    
    printf("=== 数组实现队列测试 ===\n");
    
    // 测试1：基本入队
    printf("1. 测试基本入队操作：\n");
    add_queue(a);
    add_queue(b);
    add_queue(c);
    print_queue();
    print_queue_full();
    
    // 测试2：获取元素
    printf("\n2. 测试获取元素：\n");
    printf("队首元素：%d\n", get_front());
    printf("队尾元素：%d\n", get_rear());
    
    // 测试3：出队操作
    printf("\n3. 测试出队操作：\n");
    del_queue();
    print_queue();
    print_queue_full();
    
    // 测试4：继续入队测试队列满
    printf("\n4. 测试队列满：\n");
    add_queue(40);  // 成功入队
    add_queue(50);  // 成功入队
    add_queue(60);  // 应该提示队列已满
    print_queue();
    print_queue_full();
    
    // 测试5：清空队列
    printf("\n5. 清空队列：\n");
    while (front != rear) {
        del_queue();
    }
    print_queue();
    print_queue_full();
    
    // 测试6：空队列操作
    printf("\n6. 空队列测试：\n");
    del_queue();  // 应该提示队列为空
    printf("队首元素：%d\n", get_front());
    
    return 0;
}