数据结构之队列
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。
