数据结构之队列

1、基本概念
队列严格按照先进先出的原则，就像排队一样。例如，在银行排队取号办理业务，越先到的取到的号码越小，最先被服务。队列是一种特殊的线性表，它只允许在表的前端进行删除操作，在表的尾部进行插入操作，又被称为FIFO（first in , first out）线性表

2、基本操作
① 初始化队列：主要是开辟一块内存空间用来实例化相关的变量，如头指针和尾指针
② 入队列操作：就是将新元素添加到队尾
③ 出队列操作：取出头元素并删除，再令后一个成为队列的头
④ 判空和判满：主要是判断队列的状态

3、主要类别
队列主要分为两种，一种是顺序队列，另一种是循环队列

4、相关代码
顺序队列

//顺序队列操作 
#include <malloc.h>
#include <stdio.h>
#include <mem.h>

#define QUEUEMAX 15

typedef struct {
    char name[20];
    int age;
} DATA;

typedef struct {
    DATA data[QUEUEMAX]; //队列数组 
    int head; //队头 
    int tail; //队尾 
} Queue;

Queue *init(Queue *q) {
    if (q = (Queue *) malloc(sizeof(Queue))) //申请保存队列的内存
    {
        q->head = 0;//设置队头 
        q->tail = 0;//设置队尾 
        return q;
    } else
        return NULL; //返回空
}

void QueueFree(Queue *q) //释放队列
{
    if (q != NULL)
        free(q);
}

int QueueIsEmpty(Queue *q)  //队列是否为空 
{
    return (q->head == q->tail);
}

int QueueIsFull(Queue *q)//队列是否已满
{
    return (q->tail == QUEUEMAX);
}

int QueueLen(Queue *q) //获取队列长度
{
    return (q->tail - q->head);
}

int QueueIn(Queue *q, DATA data)//顺序队列的入队函数
{
    if (q->tail == QUEUEMAX) {
        printf("队列满了！\n");
        return (0);
    } else {
        q->data[q->tail++] = data;
        return (1);
    }
}

DATA *QueueOut(Queue *q)//顺序队列的出队
{
    if (q->head == q->tail) {
        printf("\n队列空了！\n");
        return NULL;
    } else {
        return &(q->data[q->head++]);
    }
}

DATA *QueuePeek(Queue *q) //获取队头元素
{
    if (QueueIsEmpty(q)) {
        printf("\n队列空了!\n");
        return NULL;
    } else {
        return &(q->data[q->head]);
    }
}

int main() {

    Queue *queue;
    queue = init(queue);
    DATA data;

    printf("%d", queue->tail);
    do {
        printf("请输入元素（姓名，年龄）：");
        fflush(stdin);              //清空输入缓冲区
        scanf("%s%d", &data.name, &data.age);
        if(strcmp(data.name,"0")==0)
            break;
        if(QueueIn(queue, data)==0)
            break;
    } while (1);

    printf("第一个元素（姓名、年龄）是：%s,%d", QueuePeek(queue)->name, QueuePeek(queue)->age);
    return 0;
}

循环队列

//
// Created by qcq on 2017/2/25.
//

#include <malloc.h>
#include <stdio.h>

#define MAXSIZE 10

typedef struct {
    int data[MAXSIZE]; // 队列元素
    int head; // 队头
    int tail; // 队尾
} Queue;

// 初始化队列
Queue *init() {
    Queue *q;
    // 申请内存空间
    q = (Queue *) malloc(sizeof(Queue));

    if (q == NULL) {
        // 分配空间失败
        return NULL;
    } else {
        // 设置队头和队尾
        q->head = 0;
        q->tail = 0;
    }
    return q;
}

// 释放队列
void freeQueue(Queue *q) {
    if (q != NULL)
        free(q);
}

// 判断队列是否为空
int isEmpty(Queue *q) {
    if (q->tail == q->head)
        return 1;

    return 0;
    // 或者：return (q->tail==q->head) ;
}

// 判断队列是否已满
int isFull(Queue *q) {
    // 循环队列，当队列尾部和头部相邻是为满
    if ((q->tail + 1) % MAXSIZE == q->head)
        return 1;
    return 0;
}

// 入队列
int push(Queue *q, int data) {
    // 判断队列是否已满
    if (isFull(q) == 1) {
        printf("当前队列已满，入队列失败。\n");
        return 0;
    } else {
        // 求出队列尾部的序号
        q->tail = (q->tail + 1) % MAXSIZE;
        q->data[q->tail] = data;
        return 1;
    }
}

// 出队列
int pop(Queue *q) {
    // 队列为空
    if (isEmpty(q) == 1) {
        printf("当前队列为空。\n");
        return NULL;
    } else {
        q->head = (q->head + 1) % MAXSIZE;
        return q->data[q->head];
    }
}

// 获取第一个位置的数据
int top(Queue *q) {
    if (isEmpty(q) == 1) {
        printf("队列已经空了");
        return NULL;
    }
    return q->data[(q->head + 1) % MAXSIZE];
}

// 求队列的长度
int length(Queue *q) {
    int n = q->tail - q->head;
    if (n < 0)
        return MAXSIZE + n;
    return n;
}

// 显示队列全部元素
void show(Queue *q)
{
    if (length(q)==0)
        printf("当前队列为空，没有元素");
    int i ;
    for (i = 1; i <= length(q); ++i) {
        int j = q->head + i ;
        if(j>=MAXSIZE)
            j = j%MAXSIZE ;
        printf("%d\t",q->data[j]);
    }
}
int main() {

    // 初始化一个循环队列
    Queue *q = init();

    int i;
    for (i = 0; i < 9; ++i) {
        push(q, i);
    }

    printf("当前队列元素为：");
    show(q);

    for (i = 1; i < 10; ++i) {
        pop(q);
    }

    printf("\n队列的长度为：%d\n", length(q));
    printf("此时的头和尾分别是：%d\t%d\n",q->head,q->tail);

    for (i = 1; i < 5; ++i) {
        push(q, i);
    }
    printf("当前队列元素为：");
    show(q);

    printf("\n此时的头和尾分别是：%d\t%d",q->head,q->tail);
    return 0;
}