队列 c语言实现

1.导言

栈和队列是两种常见的线性表，栈因为只能在表的一端进行插入和删除，这种结构决定了栈后进先出的特性，队列也是一种受限的线性表，队列只能在表的一端进行插入，在表的另一端进行删除。允许插入的一端叫做队尾（rear）,允许删除的一端被称之为队头（front）。这种结构决定了队列具有先进先出（FIFO）的特性.对队列来说，在我们日常生活中，随处可见。去食堂排队打饭，最早排队的人，最先拿着饭菜离开，典型的先进先出（当然了，对于插队这种事情，我也就呵呵了）、队列在程序设计中也经常出现，如实时系统中的事件处理，操作系统中的作业排队等。在我们学习数据结构过程中，对于任何一种数据结构我们必须从以下角度去考虑：数据与数据之间的逻辑关系，数据间的关系怎么表示，数据和数据间的关系怎么在计算机中表示。这也就是数据结构的逻辑结构，和物理结构（也叫数据的存储结构）。队列（queue）就逻辑结构而言，是一种一对一的线性关系，是受限的线性表，只能在表尾进行插入，在表头进行删除。而数据在计算机中存储，总共用两种方式，一种是顺序表,用一块连续的内存单位，来保存数据。这里数据间的关系是：逻辑结构相邻的数据，物理存储位置也相邻。另一种是链式存储，链式存储是把数据和指向数据关系的指针封装成一个节点，保存数据的叫做数据域，能体现数据间的关系的叫做指针域。

2.队列的定义
队列（queue）是一种先进先出（first in first out）（FIFO）的线性表。它只允许在表的一端进行插入，在表的另一端、进行删除.允许插入的一端称之为队尾（rear）,允许删除的一端称之为队头（front）.

3.队列的性质
队列只允许在表尾进行插入，在表头进行删除，所以，队列的这种结构决定了队列具有先进先出的性质，凡是具有先进先出特性的可以考虑用队列来实现。

4.队列的链式表示
队列是一种受限的线性表，所以队列在计算机中也有两种表示和存储方式：（1）顺序表示（2）链式表示，这里用链式表示来存储。用链表表示的队列称为链队列。因为队列在表尾进行插入 ，在队头进行删除，所以一个队列显然需要一个指向队尾和队头的指针（分别称之为队尾指针，和队头指针）才能唯一确定。和单链表一样，为了操作方便，我们给链队列设置一个头节点，并令头指针指向了头节点，所以链队为空的判断条件是头指针和尾指针都指向了头节点。队列的插入和删除就是线性表的插入和删除的特需情况，只允许在表头进行删除，在表尾进行插入。

5.实现代码

//Queue.h
#ifndef QUEUE_H
#define QUEUE_H
typedef int DataType;

//-----------------------单链表队列节点（QNode）------------------------------//

typedef struct QNode{
	
	DataType data;//存放数据的数据域
	QNode *next;//存放数据间关系的指针域next 指向下一节点

}QNode;

//-----------------------单链表队列--------队列的链式存储结构----------------//
typedef struct LinkQueue{
	QNode *front;//队头指针指向队头
	QNode *rear;//队尾指针，指向队尾
	QNode *head;//队列头节点指针，数据域为空，指针域指向数据的第一个数据元素节点（首元节点），当队列为空时（front == rear == head）设置此节点为了方便队列的各种操作

}LinkQueue;

//-----------------------单链表队列的基本操作-----------为了插入方便设置了头节点------//
//构造队列：init_queue(LinkQueue *queue):分配内存，初始化队列
bool  init_queue(LinkQueue *queue);

//队列判空：is_queue_empty(const LinkQueue * const queue):判断队列是否为空，front == rear == head;
bool is_queue_empty(const LinkQueue * const queue);

//队列长度：queue_length( const LinkQueue * const queue);
int queue_length( const LinkQueue * const queue);

//从队尾进行插入; queue_insert( LinkQueue *queue , const DataType data)
bool queue_insert( LinkQueue *queue, const DataType data);

//遍历队列,访问队列中的所有节点的数据域: bool queue_traverse(const LinkQueue * const queue)
bool queue_traverse(const LinkQueue * const queue);


//获取队头数据元素  front_data( const LinkQueue * const queue, DataType *data )
DataType front_data( const  LinkQueue* const queue);

//从队列中删除队头 delete_queue_front( LinkQueue *queue);
bool delete_queue_front( LinkQueue *queue);

//将队列清空 clear_queue( LinkQueue *queue);将队列中所有数据元素都清除，直到队列为空
bool clear_queue( LinkQueue *queue);

//销毁队列:destroy_queue(LinkQueue *queue);队列将不存在，从头到尾删除队列中的节点释放队列所指的内存
//bool destroy_queue(LinkQueue *queue);
 bool destroy_queue(LinkQueue *queue);

#endif

//---------------------------队列基本操作算法描述(c语言实现)------------------//
#include"Queue.h"
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>

//--------------构造队列：init_queue(LinkQueue *queue):分配内存，初始化队列--------------//
//功能：构造一个空队列queue
//函数参数：queue 为指向队列的指针
//返回值：构造成功 返回true(1),构造失败 返回false(0)
//时间复杂度:O(1)
//测试用例{queue == NULL ,queuef != NULL}

bool  init_queue(LinkQueue *queue){

	if( queue == NULL)//当参数为指针时要判空
		exit(-1);//为空，进程结束，异常退出

	//生成一个QNode 类型的头节点（此节点数据域data不包含任何数据，指针域next指向队列的第一个节点，
	//当队列为空时（是指队列任何已经存在，但队列中没有任何数据）queue->rear == queue->front == head;
	
	queue->head =(QNode*)malloc(sizeof(QNode));//为队列生成一个头节点（方便插入和删除）
	queue->head->data = 0;
	queue->head->next = NULL;//节点必须初始化 

	if( queue->head == NULL )//内存分配失败，进程异常退出
		exit(-1);

	else{
		queue->front = queue->rear = queue -> head;//构造了一个空队列
		return true;
	}

}



//------------------队列判空：is_queue_empty(const LinkQueue * const queue):判断队列是否为空，front == rear == head;----------//
//算法说明：判断队列是否为空，为空的条件是( queue->front == queue->head) && (queue->rear == queue ->head)
//参