栈和队列(队列及其存储结构)

队列定义：

1、队列（queue）是只允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作的线性表。
2、与栈相反，队列是一种先进先出的线性表.
3、实现一个队列同样需要顺序表或链表作为基础。

队列的链式存储结构

（队列即可用链表实现，也可以用顺序表实现，而栈一般用顺序表实现，队列用链表实现，简称链队列 ）

typedef struct QNode{
    ElemType data;
    struct QNode *next;
    } QNode,*QueuePtr;
typedef struct {
    QueuePtr front,rear;//队头、队尾指针
    }LinkQueue;

（头结点不是必要的，但为了方便操作还是加上）

空队列时，front和rear都指向头结点。

创建队列

创建队列要完成两个任务：

一是在内存中创建一个头结点；
二是将队列的头指针和尾指针都指向这个生成的头结点，因此此时是空队列。

initQueue(LinkQueue *q)
{
    q->front=q->rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
    if( !q->front )
        exit(0);
    q->front->next = NULL;

入队列操作

入队列的操作过程如下：

InsertQueue(LinkQueue *q,ElemType e)
{
QueuePtr p;
p = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
if( p==NULL)
    exit(0);
p->data = e;
p->next = NULL;
q->rear->next = p;
q->rear = p;
}

出队列操作

出队列操作是将队列中的第一个元素移出，对头指针不发生变化，改变头结点的next指针即可。

如果原队列只有一个元素，那么就要处理一下队尾指针。

DeleteQueue(LinkQueue *q, ElemType *e)
{
QueuePtr p;
if( q->front == q->rear)
  return;
p = q->front->next;
*e = p->data;
q->front->next = p->next;
if(q->rear == p)
    q->rear = q->front;
free(p);
}

销毁队列

由于链队列建立在内存动态区，因此当一个队列不再有用时应当把它及时销毁掉，以免过多的占用内存空间

DestroyQueue(LinkQueue *q)
{
while(q->front){
    q->rear = q->front->next;
    free(q->front);
    q->front = q->rear;
    }
}

队列的顺序存储结构

入队列操作其实就是在队尾追加一个元素，不需要任何移动，时间复杂度为O（1）.出队列则不同，因为我们已经架设下标为0的位置是队列的队头，因此每次出队列操作所有元素都要向前移动。

循环队列

• 循环队列的实现只需要灵活的改变front和rear指针即可。

• 就是让front或rear指针不断+1，即时超出了地位范围，也会自动从头开始。我们可以采取取模运算处理：
  （rear+1）%QueueSize
  （front+1）%QueueSize\

  代码清单

//定义一个循环队列
#define MAXSIZE 100
typedef struct
{
 ElemType *base; //用于存放内存分配基地址
                 //也可以用数组存放
 int front;
 int rearr;
}

//初始化一个队列
initQueue(cycleQueue *q)
{
    q->base = (ElemType *)malloc (MAXSIZE *sizeof(ElemType));
    if( !q->base)
        exit(0);
    q->front = q->rear = 0;
}    

//入队列操作
InsertQueue(cycleQueue *q,ElemType e)
{
    if(q->rear+1)%MAXSIZE == q->front)
        return;//队列已满
    q->base[q->rear] = e;
    q->rear = (q->rear+1)%MAXSIZE;
}

//出队列操作
DeletQueue(cycleQueue *q,ElemType *e)
{
    if(q->front == q->rear)
        return;//队列为空
    *e = q->base[q->front];
    q->front = (q->front+1)%MAXSIZE;
}