数据结构之队列(转载)

Posted 2020-09-06 梁飞宇

一、队列是什么

队列是一种可以实现“先进先出”的存储结构。其实，说简单点，队列就是排队，跟我们日常生活中到银行取钱排队，排队打饭在道理上是一样的。
队列通常可以分为两种类型：
①链式队列（由链表实现）。
②静态队列（由数组实现），静态队列通常都必须是循环队列。
由于链式队列跟链表差不多，所以在这里只针对循环队列来说明并实践。
循环队列的两个参数：
①front,front指向队列的第一个元素。
②rear,rear指向队列的最后一个有效元素的下一元素。
队列的两个基本操作：出队和入队。
二、队列的结构
下面是一个循环队列（基于数组实现）的结构图：

三、队列的操作
  1>入队（尾部入队）
     ①将值存入rear所代表的位置。
     ②rear = (rear+1)%数组的长度。
  2>出队（头部出队）
     front = (front+1)%数组的长度。
  3>队列是否为空
     front和rear的值相等，则该队列就一定为空。
  4>队列是否已满
     注意：循环队列中，有n个位置，通常放n-1个值，空1个
    在循环队列中，front和rear指向的值不相关，无规律。front可能比rear指向的值大，也可能比rear指向的值小，也可能两者相等。
  5>算法：
    ①多增加一个标识参数。
    ②少用一个元素，rear和front指向的值紧挨着，则队列已满。
四、队列的实现
基于数组的循环队列的具体实现

#include<stdio.h> 
#include<malloc.h> //包含了malloc函数 
/* 
*循环队列，用数组实现 
*/ 
//队列结构体定义 
typedef struct Queue 
{ 
int * pBase; //用于动态分配内存,pBase保存数组的首地址 
int front;   //指向头结点 
int rear;    //指向最后一个元素的下一结点 
} QUEUE; 

//函数声明 
void initQueue(QUEUE * pQueue); //队列初始化的函数 
bool isEmpty(QUEUE * pQueue); //判断队列是否为空的函数 
bool isFull(QUEUE * pQueue); //判断队列是否满的函数 
bool enQueue(QUEUE * pQueue, int value); //入队的函数 
bool outQueue(QUEUE * pQueue, int * pValue); //出队的函数,同时保存出队的元素 
void traverseQueue(QUEUE * pQueue); //遍历队列的函数 

/* 
*主程序 
*/ 
int main(void) 
{ 
int value; //用于保存出队的元素 
//创建队列对象 
QUEUE queue; 
//调用初始化队列的函数 
initQueue(&queue); 
//调用出队函数 
enQueue(&queue, 1); 
enQueue(&queue, 2); 
enQueue(&queue, 3); 
enQueue(&queue, 4); 
enQueue(&queue, 5); 
enQueue(&queue, 6); 
enQueue(&queue, 7); 
enQueue(&queue, 8); 
//调用遍历队列的函数 
traverseQueue(&queue); 
//调用出队函数 
if(outQueue(&queue, &value)) 
{ 
printf("出队一次，元素为：%d\\n", value); 
} 
traverseQueue(&queue); 
if(outQueue(&queue, &value)) 
{ 
printf("出队一次，元素为：%d\\n", value); 
} 
traverseQueue(&queue); 
getchar(); 
return 0; 
} 

/* 
*初始化函数的实现 
*/ 
void initQueue(QUEUE * pQueue) 
{ 
//分配内存 
pQueue->pBase = (int *)malloc(sizeof(int) * 6); //分配6个int型所占的空间 
pQueue->front = 0; //初始化时，front和rear值均为0 
pQueue->rear = 0; 
return; 
} 

/* 
*入队函数的实现 
*/ 
bool enQueue(QUEUE * pQueue, int value) 
{ 
if(isFull(pQueue)) 
{ 
printf("队列已满,不能再插入元素了!\\n"); 
return false; 
} 
else 
{ 
//向队列中添加新元素 
pQueue->pBase[pQueue->rear] = value; 
//将rear赋予新的合适的值 
pQueue->rear = (pQueue->rear+1) % 6; 
return true; 
} 
} 

/* 
*出队函数的实现 
*/ 
bool outQueue(QUEUE * pQueue, int * pValue) 
{ 
//如果队列为空,则返回false 
if(isEmpty(pQueue)) 
{ 
printf("队列为空，出队失败!\\n"); 
return false; 
} 
else 
{ 
*pValue = pQueue->pBase[pQueue->front]; //先进先出 
pQueue->front = (pQueue->front+1) % 6; //移到下一位置 
return true; 
} 
} 

/* 
*遍历队列的函数实现 
*/ 
void traverseQueue(QUEUE * pQueue) 
{ 
int i = pQueue->front; //从头开始遍历 
printf("遍历队列：\\n"); 
while(i != pQueue->rear) //如果没有到达rear位置，就循环 
{ 
printf("%d ", pQueue->pBase[i]); 
i = (i+1) % 6; //移到下一位置 
} 
printf("\\n"); 
return; 
} 

/* 
*判断队列是否满的函数的实现 
*/ 
bool isFull(QUEUE * pQueue) 
{ 
if((pQueue->rear+1) % 6 == pQueue->front) //队列满 
return true; 
else 
return false; 
} 

/* 
*判断队列是否为空函数的实现 
*/ 
bool isEmpty(QUEUE * pQueue) 
{ 
if(pQueue->front == pQueue->rear) 
return true; 
else 
return false; 
}

五、队列的应用
在我们去打饭的时候总要排队，排队是与时间有关的，排在前面的人多，我们打到饭用的时间就比较长，相反，如果前面的排队的人相对较少，我们能打到饭的用的时间也就相对较短，所以说，队列总是与时间相关的。可以肯定地说：任何与时间相关的操作，基本上都会牵扯到队列。