c++循环队列与链队列基本操作的实现

队列定义

队列，一种特殊的线性表，乍一看总觉得和栈有那么千丝万缕的联系。事实上，队列的确与栈非常类似，但它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。

循环队列–队列的顺序表示与实现

就是与顺序表对应的队列类型，使用一组连续的存储单元依次存放队列从头到尾的元素，同时使用两个整型变量：front（头指针）与rear（尾指针）分别指示队首元素和队尾元素。

循环队列存储结构表示

typedef int QElemType;
//队列的顺序存储结构
#define MAXSIZE 100       //队列可能达到的最大长度
typedef struct
{
    QElemType *base;      //存储空间的基地址
    int front;            //头指针
    int rear;             //尾指针
}SqQueue;

通常为了方便起见，约定：初始化创建空队列时，令front=rear=0，每当插入新的队列尾元素时，尾指针rear++；每当删除队列头元素时，头指针front++。而当rear满溢时则通过“模”运算（rear=（rear+1）%MAXSUIZE）来使rear回到起点，即形成首尾相连的循环队列。

头、尾指针以及队列元素之间的关系不变，只是在循环队列中，头、尾指针“依环状增1”的操作可用“模”运算来实现。

队空与队满的判断条件（通常）

1 少用一个元素空间

即当队列空间大小为m时，有m-1个元素就认为是队满
队空条件： Q.front ==Q.rear;
队满条件： (Q.rear+1)%MAXQSIZE ==Q.front;

2 多设一个元素空间

原理与上面差不多，就是还剩一个空闲空间时便认为队满
条件与上相同

循环队列的初始化

Status InitQueue(SqQueue& Q)
{//构建一个空队列Q
    Q.base = new QElemType[MAXQSIZE];   //为队列分配一个最大容量为MAXQSIZE的数组空间
    Q.front = Q.rear = 0;              //头指针和尾指针置为0，队列为空
    return 1;
}

求循环队列长度

int QueueLength(SqQueue Q)
{
    return (Q.rear - Q.front + MAXQSIZE) % MAXQSIZE;
}

循环队列入队

Status EnQueue(SqQueue& Q, QElemType e)
{//插入元素e为Q的新的队尾元素
    if ((Q.rear + 1) % MAXQSIZE == Q.front)   //判断是否队满
        return 0;
    Q.base[Q.rear] = e;                       //插入元素
    Q.rear = (Q.rear + 1) % MAXQSIZE;         //队尾指针加1
    return 1;
}

循环队列出队

Status DeQueue(SqQueue& Q, QElemType& e)
{//删除Q的队头元素，用e返回其值
    if (Q.rear == Q.front)                      //判断队空
        return 0;
    e = Q.base[Q.front];
    Q.front = (Q.front + 1) % MAXQSIZE;         //队头指针加1
    return 1;
}

取队头元素

QElemType GetHead(SqQueue Q)
{//返回Q的队头元素，不修改头指针
    if (Q.rear != Q.front)                      //判断队空
        return Q.base[Q.front];                     //返回队头元素值
}

链队–队列的链式表示和实现

链队是指采用链式存储结构实现的队列。通常链队用单链表来表示。为方便起见一般给链队添加一个头结点，并令头指针始终指向头结点。
链队的操作即为单链表插入和删除操作的特殊情况，只是通过修改尾指针和头指针来进行。

链队的初始化

#define Status int
typedef int QElemType;
//队列的顺序存储结构
#define MAXQSIZE 100       //队列可能达到的最大长度
typedef struct QNode       //结点定义
{
    QElemType data;
    struct QNode* next;
}QNode,*QueuePtr;
typedef struct             //队列定义
{
    QueuePtr front;        //队头指针
    QueuePtr rear;         //队尾指针
}LinkQueue;

链队的初始化

Status InitQueue(LinkQueue& Q)
{//构造一个空队列Q
    Q.front=Q.rear = new QNode;      //生成新结点作为头结点，队头和队尾指针指向此节点
    Q.front->next = NULL;            //头结点的指针域置空
    return 1;
}

链队的入队

Status EnQueue(LinkQueue& Q, QElemType e)
{//插入元素e作为Q的新队尾元素
    QNode *p = new QNode;         //分配空间
    p->data = e;                  //赋值
    p->next = NULL;               
    Q.rear->next = p;             //插入队列
    Q.rear = p;                   //修改队尾指针
    return 1;
}

链表的出队

Status DeQueue(LinkQueue& Q, QElemType e)
{//删除Q队头元素并用e返回其值
    if (Q.front == Q.rear)
        return 0;                 //判断队空
    QNode *p = Q.front->next;     //p指向队头元素
    e = p->data;                  //用e保存队头元素值
    Q.front->next = p->next;      //出队
    if (Q.rear == p)              //如果出队后空队，队尾指针指向头结点
        Q.rear = Q.front;
    delete p;                     //释放空间
    return 1;
}

取链表头元素

QElemType GetHead(LinkQueue Q)
{//返回Q的队头元素，不修改头指针
    if (Q.rear != Q.front)                      //判断队空
        return Q.front->next->data;                     //返回队头元素值
}