数据结构：队列

最新推荐文章于 2022-04-03 18:00:56 发布

一只野指针呀

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分类专栏：数据结构文章标签：队列数据结构

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本文详细介绍了队列的概念，包括队的定义、队列的创建、初始化、添加和清除元素的过程。重点阐述了如何判断队是否为空、是否为满，以及如何进行出队和入队操作。同时，对于循环队列的情况，文章还讨论了如何正确计算队的长度。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一、队的定义
只允许在一段进行插入，另一端进行删除的线性表，又称为先进先出线性表，简称FIFO 。在队尾添加一个元素，称为入队，在队头删除一个元素，称为出队。

队头：允许进行删除操作的一端。
队尾：允许进行插入操作的一端。
空队：不含任何数据元素的队。

在这里插入图片描述
二、队列的创建、初始化、添加和清除元素

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#define QUEUESIZE 100 //队的容量

typedef int DataType;
typedef struct SeqQueue
{
    DataType data[QUEUESIZE];
    int front; //队头
    int rear; //队尾
}SeqQueue;

void initQueue(SeqQueue *q) //队的初始化
{
    q->front = 0;
    q->rear = 0;
}

void clearQueue(SeqQueue *q) //清除队中元素
{
    q->front = 0;
    q->rear = 0; //队尾指针指向下标0 ，添加新元素时会把原本的元素覆盖
}

int main()
{
    SeqQueue sq;
    initQueue(&sq); //初始化
    //...
    //每添加一个元素，队尾指针后移一位，队尾指针应位于可以添加元素的位置
    clearQueue(&sq); //清除
    return 0;
}

三、判断队是否空
判断方法为判断队头指针和队尾指针是否相等。

bool queueEmpty(SeqQueue *q) //判断队是否为空
{
    /*
    假设往队中添加四个元素10、3、8、6，此时队尾指针应位于下标4，队头指针位于下标0
    执行出队操作时，从队头删除一个元素，队头指针后移一位
    假设四个元素全部出队，队头指针则位于下标4，等于队尾，此时队为空
    */
    return q->front == q->rear;
}

四、判断队是否为满

bool queueFull(SeqQueue *q)
{
    return q->front == (q->rear +1) % QUEUESIZE;
}

五、获取队头元素
获取队头元素时，队头指针不会移动，获取的永远是下标为0的元素。

Status getHead(SeqQueue *q,DataType *e)
{
    if(queueEmpty(q)) //判断队是否为空
    {
        return ERROR;
    }
    *e = q->data[q->front];
    return OK;
}
int main()
{
    SeqQueue sq;
    initQueue(&sq); //初始化
    //...
    DataType r;
    getHead(&sq,&r); //获取队头元素
    printf("%d\n",r);  
    return 0;
}

六、出队
与获取队头元素区别在于，出队时队头指针将向后面一个下标移动，假如第一次出队获取下标为0的元素，第二次出队获取的则是下标为1的元素。

Status deQueue(SeqQueue *q,DataType *e) //出队
{
    if(queueEmpty(q))
    {
        return ERROR;
    }
    *e = q->data[q->front];
    //移动队头指针形成一个循环队列，比如队头指针指向0时，（0+1）%100，队头指针指向1
    q->front = (q->front + 1) % QUEUESIZE;
    return OK;
}
int main()
{
    SeqQueue sq;
    initQueue(&sq); //初始化
    //...
    DataType r;
    deQueue(&sq,&r); //出队
    printf("%d\n",r);
    return 0;
}

七、向队中添加元素

Status enQueue(SeqQueue *q, DataType e) //添加元素
{
    if(queueEmpty(q))
    {
        return ERROR;
    }
    q->data[q->rear] = e;
    q->rear = (q->rear + 1) % QUEUESIZE;
    return OK;
}
int main()
{
    SeqQueue sq;
    initQueue(&sq); //初始化
    enQueue(&sq,10); //添加元素
    enQueue(&sq,3);
    enQueue(&sq,8);    
    return 0;
}

八、求队的长度
考虑到循环队列的情况，队尾指针可能位于队头指针之前，所以求队长不能直接返回队尾指针的位置，应该计算（队尾指针-队头指针+队的容量）%队的容量。

int queueLength(SeqQueue *q)
{
    return (q->rear - q->front + QUEUESIZE) % QUEUESIZE;
}