C語言 順序隊列及循環隊列的基本操作

一、隊列的定義

隊列是一種運算受限制的線性表，它與堆棧的不同之處在於元素的添加在表的一端進行，而元素的刪除在另一端進行。允許添加元素的一端稱為隊尾，允許刪除元素的一端稱為隊頭。隊列的特點是先進先出，后進后出，所以隊列也稱先進先出表。

二、順序隊列

與堆棧類似，隊列最簡單的表示方式是采用一維數組，設數組為data，其下標下界為0，上界為MAXSIZE-1.

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一維數組隊列

a

b

c

d

e

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑front　　　　　　　　　　　　　　↑rear

基本操作如下：

（1）順序隊列的初始化：

//順序隊列的初始化 
void InitQueue(sQqueue *q){
    q->front=0;
    q->rear=0;
}

（2）求順序隊列的長度：

//求順序隊列的長度 
int QueueLength(sQqueue *q){
    int length=(q->rear-q->front+MAXSIZE)%MAXSIZE;
    return length;
}

（3）判斷順序隊列是否為空：

//判斷隊列是否為空 
bool QueueEmpty(sQqueue *q){
    return(q->front==q->rear);
}

（4）順序隊列的插入：

//順序隊列的插入 
bool QueueInsert(sQqueue *q,int num){
    if(q->rear==MAXSIZE){
        printf("對滿，插入失敗！");
        return false;
    }
    q->data[q->rear]=num;
    q->rear++;
    return true;
}

（5）順序隊列的出隊：

//順序隊列的出隊 
bool QueueDelete(sQqueue *q,int *num){
    if(q->front==q->rear){
        printf("下溢，出隊失敗！");
        return false;
    }
    *num=q->data[q->front];
    q->front++;
    return true;
} 

（6）順序隊列的遍歷：

//遍歷順序隊列 
void DispQueue(sQqueue *q){
    int i;
    i=q->front;
    while(i!=q->rear){
        printf("%d ",q->data[i]);
        i=(i+1)%MAXSIZE;
    }
    printf("\n");
}

整體代碼：

#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;
//順序隊列的初始化 
void InitQueue(sQqueue *q){
    q->front=0;
    q->rear=0;
}
//求順序隊列的長度 
int QueueLength(sQqueue *q){
    int length=(q->rear-q->front+MAXSIZE)%MAXSIZE;
    return length;
}
//判斷隊列是否為空 
bool QueueEmpty(sQqueue *q){
    return(q->front==q->rear);
}
//順序隊列的插入 
bool QueueInsert(sQqueue *q,int num){
    if(q->rear==MAXSIZE){
        printf("對滿，插入失敗！");
        return false;
    }
    q->data[q->rear]=num;
    q->rear++;
    return true;
}
//順序隊列的出隊 
bool QueueDelete(sQqueue *q,int *num){
    if(q->front==q->rear){
        printf("下溢，出隊失敗！");
        return false;
    }
    *num=q->data[q->front];
    q->front++;
    return true;
} 
//遍歷順序隊列 
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("順序隊列的基本操作：\n");
    printf("（1）判斷書序隊列是否為空：");
    if(QueueEmpty(q))printf("順序隊列為空\n"); 
    printf("（2）順序隊列入隊："); 
    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）遍歷順序隊列：");
    DispQueue(q);
    printf("（4）順序隊列出隊：");
    if(QueueDelete(q,&num))printf("%d出隊成功！",num);
    if(QueueDelete(q,&num))printf("%d出隊成功！",num);
    if(QueueDelete(q,&num))printf("%d出隊成功！\n",num);
    printf("     遍歷得順序隊列：");
    DispQueue(q);
    printf("（5）順序隊列的長度為：");
    num=QueueLength(q);
    printf("%d\n",num);
}

運行結果：

 

三、循環隊列

順序隊列經過一段時間的插入和刪除操作，整個隊列的rear指針不斷往后移，最后rear=MAXSIZE，不能再插入數據，而front前面即使由於隊列元素出隊還有很多空間，也不能利用。即“假溢出現象”，假溢出並非出錯狀態，而是不能使空間充分利用。

基本操作如下：

（1）初始化循環隊列

//初始化循環隊列 
void InitQueue(sqQueue *q){
    q->front=0;
    q->rear=0;
    q->data[0]=0;
}

（2）求循環隊列的長度及判斷為滿

//求循環隊列的長度 
int Queuelength(sqQueue *q){
    return(q->rear-q->front+MAXSIZE)%MAXSIZE;
}
//判斷循環隊列是否已滿 
bool Isfull(sqQueue *q){
    return((q->rear+1)%MAXSIZE==q->front);
}

（3）循環隊列的入隊

//循環隊列的入隊 
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）循環隊列的出隊

//循環隊列的出隊 
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）循環隊列的遍歷

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

整體代碼：

#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;
//初始化循環隊列 
void InitQueue(sqQueue *q){
    q->front=0;
    q->rear=0;
    q->data[0]=0;
}
//求循環隊列的長度 
int Queuelength(sqQueue *q){
    return(q->rear-q->front+MAXSIZE)%MAXSIZE;
}
//判斷循環隊列是否已滿 
bool Isfull(sqQueue *q){
    return((q->rear+1)%MAXSIZE==q->front);
}
//循環隊列的入隊 
bool pushQueue(sqQueue *q,int num){
    if(Isfull(q))return false;
    q->data[q->rear]=num;
    q->rear=(q->rear+1)%MAXSIZE;
    return true;
}
//循環隊列的出隊 
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;
} 
//循環列表的遍歷 
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("循環隊列的基本操作：\n");
    printf("（1）初始化循環隊列並入隊\n");
    pushQueue(q,1);
    pushQueue(q,2);
    pushQueue(q,3);
    pushQueue(q,4);
    pushQueue(q,5);
    pushQueue(q,6);
    printf("（2）循環隊列的遍歷：");
    DispQueue(q);
    printf("（3）循環隊列的出隊：");
    popQueue(q,&num);
    printf("出隊%d ",num);
    popQueue(q,&num);
    printf("出隊%d\n",num); 
    printf("     遍歷隊列：");
    DispQueue(q); 
}

運行結果：

 

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