C语言 顺序队列及循环队列的基本操作

一、队列的定义

队列是一种运算受限制的线性表，它与堆栈的不同之处在于元素的添加在表的一端进行，而元素的删除在另一端进行。允许添加元素的一端称为队尾，允许删除元素的一端称为队头。队列的特点是先进先出，后进后出，所以队列也称先进先出表。

二、顺序队列

与堆栈类似，队列最简单的表示方式是采用一维数组，设数组为data，其下标下界为0，上界为MAXSIZE-1.

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一维数组队列

a

b

c

d

e

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑front　　　　　　　　　　　　　　↑rear

基本操作如下：

（1）顺序队列的初始化：

//顺序队列的初始化 
void InitQueue(sQqueue *q){
    q->front=0;
    q->rear=0;
}

（2）求顺序队列的长度：

//求顺序队列的长度 
int QueueLength(sQqueue *q){
    int length=(q->rear-q->front+MAXSIZE)%MAXSIZE;
    return length;
}

（3）判断顺序队列是否为空：

//判断队列是否为空 
bool QueueEmpty(sQqueue *q){
    return(q->front==q->rear);
}

（4）顺序队列的插入：

//顺序队列的插入 
bool QueueInsert(sQqueue *q,int num){
    if(q->rear==MAXSIZE){
        printf("对满，插入失败！");
        return false;
    }
    q->data[q->rear]=num;
    q->rear++;
    return true;
}

（5）顺序队列的出队：

//顺序队列的出队 
bool QueueDelete(sQqueue *q,int *num){
    if(q->front==q->rear){
        printf("下溢，出队失败！");
        return false;
    }
    *num=q->data[q->front];
    q->front++;
    return true;
} 

（6）顺序队列的遍历：

//遍历顺序队列 
void DispQueue(sQqueue *q){
    int i;
    i=q->front;
    while(i!=q->rear){
        printf("%d ",q->data[i]);
        i=(i+1)%MAXSIZE;
    }
    printf("\n");
}

整体代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#define null 0
#define MAXSIZE 100
typedef struct node{
    int front;
    int rear;
    int data[MAXSIZE];
}sQqueue;
//顺序队列的初始化 
void InitQueue(sQqueue *q){
    q->front=0;
    q->rear=0;
}
//求顺序队列的长度 
int QueueLength(sQqueue *q){
    int length=(q->rear-q->front+MAXSIZE)%MAXSIZE;
    return length;
}
//判断队列是否为空 
bool QueueEmpty(sQqueue *q){
    return(q->front==q->rear);
}
//顺序队列的插入 
bool QueueInsert(sQqueue *q,int num){
    if(q->rear==MAXSIZE){
        printf("对满，插入失败！");
        return false;
    }
    q->data[q->rear]=num;
    q->rear++;
    return true;
}
//顺序队列的出队 
bool QueueDelete(sQqueue *q,int *num){
    if(q->front==q->rear){
        printf("下溢，出队失败！");
        return false;
    }
    *num=q->data[q->front];
    q->front++;
    return true;
} 
//遍历顺序队列 
void DispQueue(sQqueue *q){
    int i;
    i=q->front;
    while(i!=q->rear){
        printf("%d ",q->data[i]);
        i=(i+1)%MAXSIZE;
    }
    printf("\n");
}
int main(){
    sQqueue *q;
    int num;
    q=(sQqueue *)malloc(sizeof(sQqueue));
    InitQueue(q);
    printf("顺序队列的基本操作：\n");
    printf("（1）判断书序队列是否为空：");
    if(QueueEmpty(q))printf("顺序队列为空\n"); 
    printf("（2）顺序队列入队："); 
    if(QueueInsert(q,1))printf("1插入成功！ ");
    if(QueueInsert(q,2))printf("2插入成功！ ");
    if(QueueInsert(q,3))printf("3插入成功！ ");
    if(QueueInsert(q,4))printf("4插入成功！ ");
    if(QueueInsert(q,5))printf("5插入成功！ \n");
    printf("（3）遍历顺序队列：");
    DispQueue(q);
    printf("（4）顺序队列出队：");
    if(QueueDelete(q,&num))printf("%d出队成功！",num);
    if(QueueDelete(q,&num))printf("%d出队成功！",num);
    if(QueueDelete(q,&num))printf("%d出队成功！\n",num);
    printf("     遍历得顺序队列：");
    DispQueue(q);
    printf("（5）顺序队列的长度为：");
    num=QueueLength(q);
    printf("%d\n",num);
}

运行结果：

 

三、循环队列

顺序队列经过一段时间的插入和删除操作，整个队列的rear指针不断往后移，最后rear=MAXSIZE，不能再插入数据，而front前面即使由于队列元素出队还有很多空间，也不能利用。即“假溢出现象”，假溢出并非出错状态，而是不能使空间充分利用。

基本操作如下：

（1）初始化循环队列

//初始化循环队列 
void InitQueue(sqQueue *q){
    q->front=0;
    q->rear=0;
    q->data[0]=0;
}

（2）求循环队列的长度及判断为满

//求循环队列的长度 
int Queuelength(sqQueue *q){
    return(q->rear-q->front+MAXSIZE)%MAXSIZE;
}
//判断循环队列是否已满 
bool Isfull(sqQueue *q){
    return((q->rear+1)%MAXSIZE==q->front);
}

（3）循环队列的入队

//循环队列的入队 
bool pushQueue(sqQueue *q,int num){
    if(Isfull(q))return false;
    q->data[q->rear]=num;
    q->rear=(q->rear+1)%MAXSIZE;
    return true;
}

（4）循环队列的出队

//循环队列的出队 
bool popQueue(sqQueue *q,int *num){
    if(q->front==q->rear)return false;
    *num=q->data[q->front];
    q->front=(q->front+1)%MAXSIZE;
    return true;
} 

（5）循环队列的遍历

//循环列表的遍历 
void DispQueue(sqQueue *q){
    int i=q->front;
    while(i!=q->rear){
        printf("%d ",q->data[i]);
        i++;
    }
    printf("\n");
}

整体代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#define null 0
#define MAXSIZE 100
typedef struct{
    int data[MAXSIZE];
    int front;
    int rear;
}sqQueue;
//初始化循环队列 
void InitQueue(sqQueue *q){
    q->front=0;
    q->rear=0;
    q->data[0]=0;
}
//求循环队列的长度 
int Queuelength(sqQueue *q){
    return(q->rear-q->front+MAXSIZE)%MAXSIZE;
}
//判断循环队列是否已满 
bool Isfull(sqQueue *q){
    return((q->rear+1)%MAXSIZE==q->front);
}
//循环队列的入队 
bool pushQueue(sqQueue *q,int num){
    if(Isfull(q))return false;
    q->data[q->rear]=num;
    q->rear=(q->rear+1)%MAXSIZE;
    return true;
}
//循环队列的出队 
bool popQueue(sqQueue *q,int *num){
    if(q->front==q->rear)return false;
    *num=q->data[q->front];
    q->front=(q->front+1)%MAXSIZE;
    return true;
} 
//循环列表的遍历 
void DispQueue(sqQueue *q){
    int i=q->front;
    while(i!=q->rear){
        printf("%d ",q->data[i]);
        i++;
    }
    printf("\n");
}
int main(){
    sqQueue *q;
    int num;
    q=(sqQueue *)malloc(sizeof(sqQueue));
    InitQueue(q);
    printf("循环队列的基本操作：\n");
    printf("（1）初始化循环队列并入队\n");
    pushQueue(q,1);
    pushQueue(q,2);
    pushQueue(q,3);
    pushQueue(q,4);
    pushQueue(q,5);
    pushQueue(q,6);
    printf("（2）循环队列的遍历：");
    DispQueue(q);
    printf("（3）循环队列的出队：");
    popQueue(q,&num);
    printf("出队%d ",num);
    popQueue(q,&num);
    printf("出队%d\n",num); 
    printf("     遍历队列：");
    DispQueue(q); 
}

运行结果：

 

如有错误，欢迎指正交流（qq:2991337561）！！