队列原理及C语言实现

一、队列的定义

队列这词源自于生活，例如超市排队、食堂排队等都是一个队列。

 

二、队列的特征

既然队列来源于生活，那自然也具有生活中这些队列的属性了。

想象一个正在排队的超市队列，那么队列中的成员就是正在排队的人，那么对于这个队列，就得遵守以下的规则：

1、对于新增加的成员，必须在队列尾部。（类比超市队列，就是新来的人必须排在队尾）

2、取出队列中的成员，必须在队列头部。（类比超市队列，正在结账的肯定是当前队列头部的人）

 

三、队列支持的操作

1、创建一个队列

Queue* createQueue()

 

2、队列是否为空

bool  isQueueFull()

 

3、往队列中新增一个成员

void enQueue()

 

4、获取队列头部成员

TYPE *queryQueueHead()   // TYPE为队列成员类型

 

5、从队列中删除一个成员，即删除头部成员

void  deQueue()

 

提供以上这些方法，一个队列就算完成了。

 

四、队列的实现

由于C语言没有动态数组，所以队列大小需要考虑，具体实现如下：

 

typedef struct {

    int size; // 队列大小

    int number; // 队列中的元素个数

    int *queue; // 队列地址

    int frontIndex; // 队列头部元素索引值

    int rearIndex;  // 队列尾部元素索引值

} MyCircularQueue;

bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) 

{

    if(obj->number == 0)

    {

        return true;

    }

    return false;

}

bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) 

{

    if(obj->number == obj->size)

    {

        return true;

    }

    return false;

}

MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) 

{

    MyCircularQueue *mQueue = malloc(sizeof(MyCircularQueue));

    if(mQueue == NULL)

    {

        return NULL;

    }

    mQueue->queue = malloc(sizeof(int) * k);

    if(mQueue->queue == NULL)

    {

        free(mQueue);

        return NULL;

    }

    mQueue->size = k;

    mQueue->number = 0;

    mQueue->frontIndex = -1;

    mQueue->rearIndex = -1;

    return mQueue;

}

bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) 

{

    if(myCircularQueueIsFull(obj))

    {

        return false;

    }

    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))

    {

        obj->queue[0] = value;

        obj->number++;

        obj->frontIndex = 0;

        obj->rearIndex = 0;

        return true;

    }

    obj->rearIndex = (obj->rearIndex + 1) % obj->size;

    obj->queue[obj->rearIndex] = value;

    obj->number++;

    return true;

}

bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) 

{

    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))

    {

        return false;

    }

    obj->frontIndex = (obj->frontIndex + 1) % obj->size;

    obj->number--;

    return true;

}

int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) 

{

    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))

    {

        return -1;

    }

    return obj->queue[obj->frontIndex];

}

int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) 

{

    if(myCircularQueueIsEmpty(obj))

    {

        return -1;

    }

    return obj->queue[obj->rearIndex];

}

void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) 

{

    free(obj->queue);

    free(obj);

}