数据结构之线性结构-队列

队列

先进先出

==队列(Queue)==是只允许在一端进行插入在另一端进行删除操作的线性表。

队首是允许删除的一端。

队尾是允许插入的一端。

空队是不含任何元素的队列。

基本操作

InitQueue(&Q)：初始化队列，构造一个空队列Q。

DestroyQueue(&Q):销毁队列。销毁并释放队列Q所占用的内存空间。

EnQueue(&Q,x)：入队，若队列Q未满，将x加入， 使之成为新的队尾。

DeQueue(&Q,&x)：出队，若队列Q非空，删除队头元素，并用x返回。

GetHead(Q,&x): 读队头元素，若队列Q非空，则将队头元素赋值给x。

QueueEmpty(Q)：判队列空，若队列Q为空返回true, 否则返回false。

循环队列

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

#define ElemType int//数据元素的类型
#define MaxSize 5

//循环队列
//定义队列
//牺牲一个存储单元用于区分队空和队满
typedef struct {
	ElemType data[MaxSize];
	int front, rear;
}SequenceQueue;
//还可以增加一个size，保存队长

int InitQueue(SequenceQueue& Q) {
	Q.front = Q.rear = 0;
	return 1;
}

//判满
int QueueFull(SequenceQueue Q) {
	if ((Q.rear + 1) % MaxSize == Q.front)//判满
		//若队尾指针的下一个位置是队头，则队满
		return 1;//若满，返回1
	else
		return 0;
}

//判空
int QueueEmpty(SequenceQueue Q) {
	if (Q.front == Q.rear)//判空
		return 1;//若空，返回1
	else
		return 0;
}

//求队长
int QueueLength(SequenceQueue Q) {
	return (Q.rear - Q.front + MaxSize) % MaxSize;
}

//入队
int EnQueue(SequenceQueue& Q, ElemType x) {
	if ((Q.rear + 1) % MaxSize == Q.front)//判满
		return 0;
	Q.data[Q.rear] = x;
	//Q.rear += 1;
	(Q.rear += 1)%MaxSize;
	return 1;
}

//出队
int DeQueue(SequenceQueue& Q, ElemType& x) {
	if (Q.front == Q.rear)//判空
		return 0;
	x = Q.data[Q.front];
	//Q.front = (Q.front + 1);
	Q.front = (Q.front + 1) % MaxSize;
	return 1;
}

//或取队头元素
int GetHead(SequenceQueue& Q, ElemType& x) {
	if (Q.front == Q.rear)//判空
		return 0;
	x = Q.data[Q.front];
	return 1;
}

int main() {
	SequenceQueue Q;
	ElemType x = 0;
	InitQueue(Q);
	int i;
	for (i = 0; i < 10; i += 2) {
		if(EnQueue(Q, i))
			printf_s("%d入队\n", i);
	}

	if (QueueFull(Q)) {
		printf_s("队满\n");
	}
	else {
		printf_s("队不满\n");
	}
    length = QueueLength(Q);
	printf_s("队长为%d\n", length);

	for (i = 0; i < 10; i += 2) {
		if(DeQueue(Q, x))
			printf_s("%d出队\n", x);
	}

	if (QueueEmpty(Q)) {
		printf_s("队空\n");
	}
	else {
		printf_s("队不空\n");
	}
	system("pause");
	return 0;
}

区分循环队列是队空还是队满有三种方法：

1. 牺牲一个存储单元来区分，约定”队头指针在队尾指针的下一个位置作为队满条件“
   队满：(Q.rear + 1) % MaxSize == Q.front；队空：Q.front == Q.rear；队长：Q.rear - Q.front + MaxSize) % MaxSize
2. 队列增加一个size元素记录队长，size==0表示队空，size==MaxSize表示队满。
3. 队列增设tag表示状态，进队tag置1，出队tag置0。初始tag=0。tag==0时，若因出队导致Q.front == Q.rear则为队空；tag==1时，若因入队导致Q.front == Q.rear则为队满。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

#define ElemType int//数据元素的类型
#define MaxSize 5

//循环队列
//定义队列
//增加tag
typedef struct {
	ElemType data[MaxSize];
	int front, rear;
	int tag;
}SequenceQueue;
//还可以增加一个size，保存队长

int InitQueue(SequenceQueue& Q) {
	Q.front = Q.rear = 0;
	Q.tag = 0;
	return 1;
}

//求队长
int QueueLength(SequenceQueue Q) {
	return (Q.rear - Q.front + MaxSize) % MaxSize;
}

//入队
int EnQueue(SequenceQueue& Q, ElemType x) {
	if (Q.rear == Q.front && Q.tag == 1)//判满
		return 0;
	Q.data[Q.rear] = x; \
		(Q.rear += 1) % MaxSize;
	Q.tag = 1;
	return 1;
}

//出队
int DeQueue(SequenceQueue& Q, ElemType& x) {
	if (Q.front == Q.rear && Q.tag == 0)//判空
		return 0;
	x = Q.data[Q.front];
	Q.front = (Q.front + 1) % MaxSize;
	Q.tag = 0;
	return 1;
}



int main() {
	SequenceQueue Q;
	ElemType x = 0;
	InitQueue(Q);
	EnQueue(Q, 1);
	DeQueue(Q, x);
	printf_s("%d", x);
	system("pause");
	return 0;
}

链队

//定义链式队列
//队列节点
typedef struct LinkNode{
	ElemType data;
	struct LinkNode* next;
}LinkNode;
//队列
typedef struct {
	LinkNode* front, * rear;
    //int length;//可以考虑增加一个参数，保存队的长度
}LinkQueue;

//初始化
int InitLinkQueue(LinkQueue& Q) {
	Q.front = Q.rear = (LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));
	Q.front->next = NULL;
	return 1;
}

//判空
bool isEmpty(LinkQueue Q) {
	if (Q.front->next == NULL)
		return true;
	else
		return false;
}

//入队
int EnLinkQueue(LinkQueue& Q, ElemType x) {
	LinkNode* s = (LinkNode*)malloc(sizeof(LinkNode));
	s->data = x;
	s->next = NULL;
	Q.rear->next = s;//新节点插入到rear之后
	Q.rear = s;//修改rear
	return 1;

	//如果不带头节点
	/*
	if(Q.front==NULL){
		Q.front=s;
		Q.rear=s;
	}else{
		Q.rear->next = s;//新节点插入到rear之后
		Q.rear = s;//修改rear
	}
	*/
}

//出队
int DeLinkQueue(LinkQueue& Q, ElemType& x) {
	if (Q.front == Q.rear)
		return 0;//队空
	LinkNode* p = Q.front->next;
	x = p->data;
	Q.front->next = p->next;
	if (Q.rear == p)//如果这是最后一个节点，修改对尾指针
		Q.rear = Q.front;
	free(p);//释放空间
	return true;
}

int main() {
	LinkQueue Q;
	InitLinkQueue(Q);
	ElemType x;
	int i;
	for (i = 0; i < 10; i += 2) {
		if(EnLinkQueue(Q, i))
			printf_s("%d入队\n", i);
	}

	for (i = 0; i < 10; i += 2) {
		if(DeLinkQueue(Q, x))
			printf_s("%d出队\n", x);
	}

	if (isEmpty(Q)) {
		printf_s("队空\n");
	}
	else {
		printf_s("队不空\n");
	}
	free(Q.front);

	system("pause");
	return 0;
}