队列的基础知识和应用
1.概念
队列是一种特殊的线性表，只能在前端（front）进行删除操作，只能在后端（rear）进行删除操作；1
进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时，称为空队列。
2.分类
队列分为顺序队列和循环队列；
顺序队列：
每次插入，指针rear（队尾）加一，每次删除，指针front（队头）加一；
循环队列：
初始化时，rear = front=0，当队列不为空时，front指向队列中的第一个元素，rear指向队列中最后一个元素的下一个位置，当队列满时 rear=front，但不一定是位置0；
插入后rear+1，删除后front+1，但是，无论是删除还是插入，一旦rear或front加一超过了所分配的空间，则让指针指向这片空间的起始位置；设所分配的空间为Maxsize，一旦rear+1，或front+1 =Maxsize, 则rear或front指向起始位置。
因此，循环序列判空的方法是rear = front； 判满的方法是 （rear+1）%Maxsize ==front；
进队列步骤：
1.判断队列是否满，即，rear+1是否等于front，若等于则队列已满，不允许进入；
2. 若不满，则将值保存至rear+1的位置 ; 从这里也可以看出，循环数列所能存储的值其实是最大值-1。
void EnQueue(Queue *Q, int key)
{
if ( (Q->rear+1) % Q->maxsize == Q->front) //此时队列没有空间 取余保证，当quil=queuesize-1时，再转回0
{
printf("the queue has been filled full!");
}
else
{
Q->q[Q->rear] = key;
Q-> rear =(Q->rear+1) % Q->maxsize;
}
}
出队列步骤：
1.判断数列是否为空；
2， 将front现在的时间表保存至temp；
3，将front指针后移一个；
4. 返回temp；
int DeQueue(Queue *Q)
{
int tmp;
if(Q->rear== Q->front) //判断队列不为空
{
printf("the queue is NULL\n");
}
else
{
tmp = Q->q[q->front];
Q->front= (Q->front+1) % Q->maxsize;
}
return tmp;
}
3.应用
栈和队列的应用
在日常生活中，很多问题可以归结到栈和队列的应用问题。例如，排队购物的现象就可以看做是队列。在计算机学科的应用中，栈和队列的应用就更多了，例如，编译系统、消息队列等。
栈的应用
栈具有相当广泛的实际应用，例如，可以颠倒数据串的次序、为回溯算法提供支持、实现自动机等。
1．编译应用
栈可以应用于括号匹配、行编辑器、表达式求值、算法优先文法等编译程序中。例如，在表达式中，一般存在大、中、小三种括号，分别定义为“{}”、“[]”和“()”，要求其只能自我匹配，不能交互匹配，比如“{[()]}”、“[()()()]”等均为正确匹配，而“({]”、“(])[”、“)(]}”等均为错误匹配。
2．转置应用
一串数据全部进入栈后再全部出栈，将得到一个次序完全相反的数据串，这是栈的特性之一。因此，栈可以应用于转置操作，例如，数的进制转换等。
例子：已知线性链表L，请按从表尾到表头的顺序输出元素。
【解析】从头到尾遍历链表，同时将链表元素入栈，再依次出栈，并打印元素信息即可。
3．迷宫问题
迷宫问题是指在迷宫中从入口寻找出口的问题。此类问题的本质是将迷宫建模成图，将迷宫中的点建模为图中的点，将迷宫中相连并且相通的两点建模为图中的一条边，一般采用矩阵方式存储图，这样迷宫求解就转化为图的遍历，采用回溯法穷举所有从入口点到出口点之间的路径即可。
迷宫问题求解算法中一般使用一个栈来存储访问过的顶点信息，栈中元素（即顶点信息）由顶点位置和搜索方向两部分组成，前者记载该顶点在迷宫中的位置，后者记载下一个顶点的访问方向，例如，右、下、左、上四个相连的方向，编程时可分别使用枚举类型enum表示。
队列的应用
队列是一种相当实用的数据结构，可应用于生产、生活的各个方面，例如，共享打印机、消息队列和广度优先搜索等。
1．共享打印机
目前，打印机提供的网络共享打印功能采用了缓冲池技术，队列就是实现这个缓冲技术的数据结构支持。每台打印机具有一个队列（缓冲池），用户提交打印请求被写入到队列尾，当打印机空闲时，系统读取队列中第一个请求，打印并删除之。这样，利用队列的先进先出特性，就可完成打印机网络共享的先来先服务功能。
2．消息队列
操作系统中的消息队列也是队列的应用之一，消息队列遵循先进先出的原则，如图2-5所示，发送进程将消息写入队列尾，接收进程则从队列头读取消息。
舞伴问题
假设在周末舞会上，男士们和女士们进入舞厅时，各自排成一队。跳舞开始时，依次从男队和女队的队头上各出一人配成舞伴。若两队初始人数不相同，则较长的那一队中未配对者，等待下一轮舞曲。现要求写一算法模拟上述舞伴配对问题。
2、问题分析
先入队的男士或女士亦先出队配成舞伴。因此该问题具体有典型的先进先出特性，可用队列作为算法的数据结构。
在算法中，假设男士和女士的记录存放在一个数组中作为输入，然后依次扫描该数组的各元素，并根据性别来决定是进入男队还是女队。当这两个队列构造完成之后，依次将两队当前的队头元素出队来配成舞伴，直至某队列变空为止。此时，若某队仍有等待配对者，算法输出此队列中等待者的人数及排在队头的等待者的名字，他（或她）将是下一轮舞曲开始时第一个可获得舞伴的人。
3、具体算法及相关的类型定义
#include
using namespace std;
typedef struct
{
char name[20];
char sex; //性别，'F'表示女性，'M'表示男性
} Person;
void DancePartner(Person dancer[],int num)
{
//结构数组dancer中存放跳舞的男女，num是跳舞的人数。
Person p;
queue Mdancers,Fdancers;
for(int i = 0; i < num; i++)
{
//依次将跳舞者依其性别入队
p=dancer[i];
if(p.sex=='F')
Fdancers.push(p); //排入女队
else
Mdancers.push(p); //排入男队
}
printf("跳舞的伙伴是: \n \n");
while(!(Fdancers.empty()||Mdancers.empty()))
{
//依次输入男女舞伴名
p=Fdancers.front(); //获取女队第一人
Fdancers.pop(); //出队
printf("%s ",p.name); //打印出队女士名
p=Mdancers.front(); //获取男队第一人
Mdancers.pop(); //出队
printf("%s\n",p.name); //打印出队男士名
}
if(!Fdancers.empty())
{
//输出女士剩余人数及队头女士的名字
printf("\n 有 %d 个女人等下一轮\n",Fdancers.size());
p=Fdancers.front(); //取队头
printf("%s 将是第一个得到伙伴的\n",p.name);
}
else if(!Mdancers.empty())
{
//输出男队剩余人数及队头者名字
printf("\n有%d个男人等下一轮\n",Mdancers.size());
p=Mdancers.front();
printf("%s将是第一个得到伙伴的\n",p.name);
}
else
{
printf("没有人在队列里了!");
}
}//DancerPartners
int main()
{
Person p[] = {{"A",'F'},{"B",'F'},{"C",'M'},{"D",'M'},{"E",'M'}};
DancePartner(p,5);
}