C语言队列

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队列的实现

队列是一种先进先出（First in First Out）的线性表，简称FIFO。与栈不同，栈是一种后进先出（先进后出）的线性表。在队列中，允许插入的一端称为队尾，允许删除的一端称为队头。假设队列是q=（a1,a2,…,an），那么a1就是队头元素，而an是队尾元素。这样我们就可以删除时，总是从a1开始，而插入时，列在最后。这也比较符合我们通常生活中的习惯，排在第一个的优先出列，最后来的当然在队伍的最后。队列分为顺序队列和循环队列。顺序队列我们可以利用数组或者链表实现。这里，我们选择用链表实现顺序队列。

今天主要介绍链表实现的队列和循环队列

链式队列

队列主要有哪些基本操作

// 初始化队列 
void QueueInit(Queue* q);

// 队尾入队列 
void QueuePush(Queue* q, QDataType data);
// 队头出队列 
void QueuePop(Queue* q);
// 获取队列头部元素 
QDataType QueueFront(Queue* q);
// 获取队列队尾元素 
QDataType QueueBack(Queue* q);
// 获取队列中有效元素个数 
int QueueSize(Queue* q);
// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0 
bool QueueEmpty(Queue* q);
// 销毁队列 
void QueueDestroy(Queue* q);

链式队列的定义

typedef int QDataType;
// 链式结构：表示队列 
typedef struct QListNode
{
    struct QListNode* _next;
    QDataType _data;
}QNode;

// 队列的结构 
typedef struct Queue
{
    QNode* _front;
    QNode* _rear;
}Queue;

链式队列的实现

1、初始化队列

void QueueInit(Queue* q)
{
    assert(q);
    q->_front = NULL;
    q->_rear = NULL;
}

2、销毁队列

void QueueDestroy(Queue* q)
{
    assert(q);
    QNode* cur = q->_front;
    while (cur != NULL)
    {
        QNode* next = cur->_next;
        free(cur);
        cur = next;
    }
    q->_front = q->_rear = NULL;
}

3、队列判空

bool QueueEmpty(Queue* q)
{
    assert(q);
    //if (q->_front == NULL)
    //{
    //  return 1;
    //}
    //else
    //{
    //  return 0;
    //}
    return q->_front == NULL;
}

4、入队操作

void QueuePush(Queue* q, QDataType data)
{
    assert(q);
    QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
    if (newnode == NULL)
    {
        exit(-1);
    }
    newnode->_data = data;
    newnode->_next = NULL;
    if (q->_front == NULL)
    {
        q->_front = q->_rear = newnode;
    }
    else
    {
        q->_rear->_next = newnode;
        q->_rear = newnode;
    }
}

5、出队操作

void QueuePop(Queue* q)
{
    assert(q);
    assert(!QueueEmpty(q));
    QNode* next = q->_front->_next;
    free(q->_front);
    q->_front = next;
    if (q->_front == NULL)
    {
        q->_rear = NULL;
    }
}

6、取队头元素

QDataType QueueFront(Queue* q)
{
    assert(q);
    assert(!QueueEmpty(q));
    return q->_front->_data;
}

7、取队尾操作

QDataType QueueBack(Queue* q)
{
    assert(q);
    assert(!QueueEmpty(q));
    return q->_rear->_data;
}

8、队中有效元素个数

int QueueSize(Queue* q)
{
    assert(q);
    int size = 0;
    QNode* cur = q->_front;
    while (cur) 
    {
        size++;
        cur = cur->_next;
    }
    return size;
}

循环队列

循环队列的定义

循环队列就是将队列存储空间的最后一个位置绕到第一个位置，形成逻辑上的环状空间，供队列循环使用。在循环队列结构中，当存储空间的最后一个位置已被使用而再要进入队运算时，只需要存储空间的第一个位置空闲，便可将元素加入到第一个位置，即将存储空间的第一个位置作为队尾。循环队列可以更简单防止伪溢出的发生，但队列大小是固定的。在循环队列中，当队列为空时，有front=rear，而当所有队列空间全占满时，也有front=rear。为了区别这两种情况，规定循环队列最多只能有MaxSize-1个队列元素，当循环队列中只剩下一个空存储单元时，队列就已经满了。因此，队列判空的条件是front=rear，而队列判满的条件是front=（rear+1)%MaxSize。

循环队列的空间可以重复利用，解决了普通队列的空间浪费问题

循环队列的实现

typedef struct {
    int *a;
    int front;
    int tail;
    int k;
} MyCircularQueue;

//提前声明判空判满
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj);
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj);
//创建循环队列
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(int k) {
    MyCircularQueue* cq=(MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
    cq->a=(int*)malloc(sizeof(int)*(k+1));
    cq->front=cq->tail=0;
    cq->k=k;
    return cq;
}
//循环队列入队
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, int value) {
    if(myCircularQueueIsFull(obj)){
        return false;
    }
    obj->a[obj->tail]=value;
    obj->tail++;
    obj->tail%=(obj->k+1);

    return true;
}
//循环队列出队
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){
        return false;
    }
    obj->front++;
    obj->front%=(obj->k+1);
    return true;

}
//循环队列取队头
int myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){
        return -1;
    }
    return obj->a[obj->front];
}
//循环队列取队尾
int myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
    if(myCircularQueueIsEmpty(obj)){
        return -1;
    }
    int i=(obj->tail+obj->k)%(obj->k+1);
    return obj->a[i];
}
//循环队列判空
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
    return obj->front==obj->tail;
}
//循环队列判满
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
    return (obj->tail+1)%(obj->k+1)==obj->front;
}
//销毁循环队列
void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
    free(obj->a);
    free(obj);
}

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