数据结构之顺序队列(C语言基本操作及代码)

喵不嗑盐

已于 2022-07-21 11:30:31 修改

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分类专栏：数据结构 C语言文章标签：数据结构数据库 c语言开发语言

于 2022-07-20 19:22:37 首次发布

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本文详细介绍顺序队列的基本概念，包括队列的定义、队头队尾操作原理，以及seqqueue.h和seqqueue.c中的关键函数如创建、入队、出队等。通过实例代码演示了如何使用C语言实现一个长度为6的顺序队列并处理满、空状态检查。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一，队列的基本概念

队列(queue)，顾名思义，就像人们排队做核酸一样，先来排队的人，先做完核酸；后来排队的人，后做完核酸。由此可得队列定义：

队列是只允许在一端进行插入操作，在另一端进行删除操作的线性表

我们称只允许插入的一头叫队尾，只允许删除的一头叫队头(进入队伍要在队尾进入，离开队伍要在队头离开)。所以，在结构体中，需要有一个指向队头的头指针(front)和一个指向队尾(rear)的尾指针，根据顺序存储的特点，还需要一个固定长度(N)的数组(data[N])来保存队列中每一个节点的数据。

进一步思考，假设队列长度N为5，我们将队列围成一个圈

为什么队列长度为5，要把圆圈分成六份呢，下面有简单解释；

队列为空时，头指针front和尾指针rear都位于0，也就是都位于同一个位置；

入队时，每插入一个数据，rear都会向后移动一位，指向插入节点的后一位，front保持不动；例如：向下标0处插入数据，rear移动到下标1处，向下标1处插入数据后，rear移动到下标2处，最终，当队列满时，rear移动到下标5处，至此不能继续插入数据，队列长度为6，只能插入5个数据。

出队时，每输出一个数据，front都会向后移动一位，rear保持不动；

队列满了之后，输出一个数据，下标0空出，所以此时继续输入数据时，rear继续移动到下标0，数据插入到下标5的位置；

当front=rear时，队列中数据全部输出，队列变为空；

计算长度和判断队列为满时，不考虑特殊情况，我们可以简单理解为队列长度=rear-front；队列为满=rear+1=front；

但是，当rear刚好等于5，或者rear小于front时，上面的公式是不成立的，所以我们可以通过取余来得出通用公式:

队列长度:(rear-front+N)%N;

队列为满:(rear+1)%N=front；

队列为空:rear=front;

二，seqqueue.h头文件

#ifndef _SEQQUEUE_H_
#define _SEQQUEUE_H_
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define N 6
typedef int datatype;
typedef struct 
{
    datatype data[N];
    int front;//队头下标
    int rear;//队尾下标
}sequeue_t;

//1.创建空顺序队列
sequeue_t *CreateSequeue(void);
//2.入队
int IntoSequeue(sequeue_t *p,datatype data);
//3.判断是否满
int isFullSequeue(sequeue_t *p);
//4.出队
datatype OutSequeue(sequeue_t *p);
//5.判断是否空
int isEpSequeue(sequeue_t *p);
//6.计算队列长度
int LengthSequeue(sequeue_t *p);
//7.清空队列
void ClearSequeue(sequeue_t *p);
#endif

三，seqqueue.c文件

1.创建空顺序队列

空队列的创建非常简单，首先开辟结构体的内存，内存中包括一个长度为6的数组，一个front头指针和一个尾指针；

创建成功后，对front和rear赋值为0，表示当前队列为空；

最后将创建内存的首地址返回主函数中。

//1.创建空顺序队列
sequeue_t *CreateSequeue(void)
{
    //堆区开辟空间，结构体指针指向空间首地址;
    sequeue_t *p = (sequeue_t *)malloc(sizeof(sequeue_t));
    //判断是否创建成功;
    if(NULL == p)
    {
        printf("Create Sequeue fail\n");
    }
    //队首和队尾都等于下标0
    p->front = 0;
    p->rear = 0;
    //返回开辟的堆区空间首地址
    return p;
}

2.入队

入队就是按顺序插入数据，让数据一个一个在队列中排好队；

数据未出队之前，front一直处于下标0的位置，所以入队时，我们只需对rear进行操作，每次入队，都将数据插入到rear所在位置，插入后，将rear向后移动一位；

为了避免rear向后移动时，出现rear等于6(队列长度N为6)的情况，我们需要对rear后移的操作进行修改：

rear = (rear+1) % N;

//2.入队
int IntoSequeue(sequeue_t *p,datatype data)
{
    //1.判断队列是否已满
    if(isFullSequeue(p))
    {
        printf("Into Sequeue fail\n");
        return -1;
    }
    //2.将数据插入到rear的位置
    p->data[p->rear] = data;
    //3.rear向后移动
    p->rear = (p->rear+1) % N;
    return 0;
}

3.出队

出队，就是将数据输出，并将该位视为空位，等待新数据输入；

出队的操作和入队的操作大体相同，首先将front所在位置的数据保存，然后将front向后移动，将后一位的数据作为队头，然后将出队的数据返回到主函数；

同样，为避免出队时front出现等于6的情况，我们也需要对front的后移操作进行修改：

front = (front+1) % N;

//4.出队
datatype OutSequeue(sequeue_t *p)
{
    //判断队列是否为空
    if(isEpSequeue(p))
    {
        printf("Out Sequeue fail\n");
        return -1;
    }
    //将要出队的数据保存
    datatype a = p->data[p->front];
    //front向后移动一位
    p->front = (p->front + 1) % N;
    return a;
}

四，详细代码

#include "seqqueue.h"

//1.创建空顺序队列
sequeue_t *CreateSequeue(void)
{
    //堆区开辟空间，结构体指针指向空间首地址;
    sequeue_t *p = (sequeue_t *)malloc(sizeof(sequeue_t));
    //判断是否创建成功;
    if(NULL == p)
    {
        printf("Create Sequeue fail\n");
    }
    //队首和队尾都等于下标0
    p->front = 0;
    p->rear = 0;
    //返回开辟的堆区空间首地址
    return p;
}
//2.入队
int IntoSequeue(sequeue_t *p,datatype data)
{
    //1.判断队列是否已满
    if(isFullSequeue(p))
    {
        printf("Into Sequeue fail\n");
        return -1;
    }
    //2.将数据插入到rear的位置
    p->data[p->rear] = data;
    //3.rear向后移动
    p->rear = (p->rear+1) % N;
    return 0;
}
//3.判断是否满
int isFullSequeue(sequeue_t *p)
{
    return (p->rear+1)%N == p->front;
}
//4.出队
datatype OutSequeue(sequeue_t *p)
{
    //判断队列是否为空
    if(isEpSequeue(p))
    {
        printf("Out Sequeue fail\n");
        return -1;
    }
    //将要出队的数据保存
    datatype a = p->data[p->front];
    //front向后移动一位
    p->front = (p->front + 1) % N;
    return a;
}
//5.判断是否空
int isEpSequeue(sequeue_t *p)
{
    return p->rear == p->front;
}
//6.计算队列长度
int LengthSequeue(sequeue_t *p)
{
    return (p->rear - p->front + N) % N;
}
//7.清空队列
void ClearSequeue(sequeue_t *p)
{
    /* 
    while(!isEpSequeue(p))
    {
        OutSequeue(p); 
    }
    */
   p->front = p->rear = 0;
}

如果本文中存在代码逻辑，代码完善，解释不通或不清楚的错误，还请批评指正。