数据结构学习笔记（4）——队列

队列

1 什么是队列

队列(Queue)：具有一定操作约束的线性表；
插入和删除操作：只能在一端插入，而在另一端删除。

数据插入：入队列（AddQ）
数据删除：出队列（DeleteQ）
先来先服务
先进先出：FIFO

2 队列的抽象数据类型

类型名称：队列(Queue)
数据对象集： 一个有0个或多个元素的有穷线性表。
操作集： 长度为MaxSize的队列Q  Queue，队列元素item  ElementType

1. Queue CreatQueue( int MaxSize )：生成长度为MaxSize的空队列；
2. int IsFullQ( Queue Q, int MaxSize )：判断队列Q是否已满；
3. void AddQ( Queue Q, ElementType item )： 将数据元素item插入队列Q中；
4. int IsEmptyQ( Queue Q )： 判断队列Q是否为空；
5. ElementType DeleteQ( Queue Q )：将队头数据元素从队列中删除并返回。

3 队列的顺序存储实现

队列的顺序存储结构通常由一个一维数组和一个记录队列头元
素位置的变量front以及一个记录队列尾元素位置的变量rear组成。

头尾相接的顺序存储结构称为 循环队列

顺序存储结构代码

 typedef int Position;
    struct QNode {
        ElementType *Data;     /* 存储元素的数组 */
        Position Front, Rear;  /* 队列的头、尾指针 */
        int MaxSize;           /* 队列最大容量 */
    };
    typedef struct QNode *Queue;

创造一个队列

   Queue CreateQueue( int MaxSize )
    {
        Queue Q = (Queue)malloc(sizeof(struct QNode));
        Q->Data = (ElementType *)malloc(MaxSize * sizeof(ElementType));
        Q->Front = Q->Rear = 0;
        Q->MaxSize = MaxSize;
        return Q;
    }

插入

   int IsFull( Queue Q )
    {
        return ((Q->Rear+1)%Q->MaxSize == Q->Front);
    }
     
    void AddQ( Queue Q, ElementType X )
    {
        if ( IsFull(Q) ) {
            printf("队列满");
            return false;
        }
        else {
            Q->Rear = (Q->Rear+1)%Q->MaxSize;
            Q->Data[Q->Rear] = X;
            return true;
        }
    }

删除

 int  IsEmpty( Queue Q )
    {
        return (Q->Front == Q->Rear);
    }
     
    ElementType DeleteQ( Queue Q )
    {
        if ( IsEmpty(Q) ) { 
            printf("队列空");
            return ERROR;
        }
        else  {
            Q->Front =(Q->Front+1)%Q->MaxSize;
            return  Q->Data[Q->Front];
        }
    }

4 队列的链式存储结构及实现

队列的链式存储结构也可以用一个单链表实现。插入和删除操作
分别在链表的两头进行；对头指针指向链队列的头节点，队尾指针指向终端节点

链式存储结构代码

    typedef struct Node *PtrToNode;
    struct Node { /* 队列中的结点 */
        ElementType Data;
        PtrToNode Next;
    };
    typedef PtrToNode Position;
     
    struct QNode {
        Position Front, Rear;  /* 队列的头、尾指针 */
        int MaxSize;           /* 队列最大容量 */
    };
    typedef struct QNode *Queue;

插入

void AddQ( Queue Q, ElementType item )
{
PtrToNode s=(PtrToNode)malloc(sizeof(Node));
if(!s)        /*存储分配失败*/
  exit(OVERFLOW)
s->Data=item;
s->next=NUll;
Q->rear->next=s;
Q->rear=s;
return Q

}

删除

int IsEmpty( Queue Q )
    {
        return ( Q->Front == NULL);
    }
     
    ElementType DeleteQ( Queue Q )
    {
        Position FrontCell; 
        ElementType FrontElem;
         
        if  ( IsEmpty(Q) ) {
            printf("队列空");
            return ERROR;
        }
        else {
            FrontCell = Q->Front;
            if ( Q->Front == Q->Rear ) /* 若队列只有一个元素 */
                Q->Front = Q->Rear = NULL; /* 删除后队列置为空 */
            else                     
                Q->Front = Q->Front->Next;
            FrontElem = FrontCell->Data;
     
            free( FrontCell );  /* 释放被删除结点空间  */
            return  FrontElem;
        }
    }