数据结构——循环队列【c语言版】
队列（quque）简称队，只允许在表的一端输入，在表的另一端删除(操作受限制的线性表)，
把进行插入的一段叫做队尾（表尾），把进入删除的一端叫做队首或队头（表头）。
队列最主要的特点：先进先出，FIFO（first in first out）
队列有其实有三种：顺序队列、 循环队列、链式队列
为了避免顺序队列中出现的假溢出现象，我们只需要把数组的前后端连接起来，形成一个环形数组，在逻辑上把这个环称为环形队列或者循环队列。
下面是循环队列的实现过程：
假设栈的元素个数最大不超过正整数MAXSIZE，所以元素具有同一数据类型（ElemType），用下来方式来声明循环队列的类型SQQueue：
#define MAXSIZE 10 //队列的最大容量
typedef int ElemType; //队列中元素类型
typedef struct
{
ElemType data[MAXSIZE];//存储值
int front;//存储队头元素前一个单元的下标
int rear;//存储队尾元素的下标
}SQQueue;
对于循环队列来说，有以下四个非常重要的要素：
1.队空条件：SQ->front == SQ->rear
2.队满条件：SQ->rear+1)%MAXSIZE == SQ->front
3.进队操作：
SQ->rear = (SQ->rear + 1) % MAXSIZE;
SQ->data[SQ->rear] = e;
先将 SQ->rear = (SQ->rear + 1) % MAXSIZE，再将元素e放在rear指向的位置
4.出队操作：
SQ->front = (SQ->front+1) % MAXSIZE;
*e = SQ->data[SQ->front];
先将 SQ->front = (SQ->front+1) % MAXSIZE，再将取出front指向的位置上的元 素并存放于e中
1）队列初始化
构造一个空的队列SQ，将front和rear指针都指向-1，代码如下：
void InitQueue(SQQueue* SQ)
{
SQ->front = SQ->rear = -1;
} 2)判断队列是否为空
注：为了区分空和满，任意时候都预留1个单元出来x的下一个：(x+1)%MAXSIZE
循环队列中，判断队列是否为空，只需要判断SQ->front == SQ->rear的条件成立即可，代码如下：
//判断队列为空
void InitQueue(SQQueue* SQ)
{
SQ->front = SQ->rear = -1;
} 3）判断队列是否为满
循环队列中，判断队列是否为满，只需要判断(SQ->rear+1)%MAXSIZE == SQ->front的条件成立即可，
特别注意，循环队列中的特殊情况，初始状态下SQ->front == -1,当执行进队操作SQ->rear == MAXSIZE - 2时队列已满，需要将这一特殊情况考虑，代码如下：
int IsFUll(SQQueue* SQ) //判断队列是否为满
{
//尾指针+1追上队头指针，标志队列已经满了
if(((SQ->rear+1)%MAXSIZE == SQ->front)||(SQ->rear==MAXSIZE-2&&SQ->front==-1))
{
return 1;
}
return 0; //队不满
}4）入队
在队列不满条件下先将rear+1，再将元素e放在rear指向的位置，因此该操作需要先判断操作合法性，若队列未满，执行相关操作，否则提示并返回0，这里可以调用IsFull(SQQueue* SQ)来判断,代码如下：
int EnterQueue(SQQueue* SQ,ElemType e)
{
if (IsFUll(SQ)) // (SQ->rear + 1)%MAXSIZE == SQ->front
{
printf("队满，不能进队。\n");
return 0;
}
SQ->rear = (SQ->rear + 1) % MAXSIZE;
SQ->data[SQ->rear] = e;
}5)出队
这里需要先判断循环队列是否为空，若为空，提示并返回0，若不空则执行相关操作， 先将 SQ->front = (SQ->front+1) % MAXSIZE，再将取出front指向的位置上的元 素并存放于e中,这里可以调用IsEmpty(SQQueue* SQ)来判断，代码如下：
int DeleteQueue(SQQueue* SQ,ElemType* e)
{
if (IsEmpty(SQ))
{
printf("队空，不能出队！\n");
return 0;
}
SQ->front = (SQ->front+1) % MAXSIZE;
*e = SQ->data[SQ->front];
}6)求队列长度
代码如下：
int lenghtSQQueue(SQQueue* SQ)
{
int len;
len = 0;
len = (SQ->rear-SQ->front+MAXSIZE)%MAXSIZE;
return len;
}7）打印队列中的元素
从队首到队尾，代码如下：
//打印队列中的与元素
void DispSQQueue(SQQueue* SQ)
{
if (IsEmpty(SQ))
{
printf("队空！");
}
int i;
i = SQ->front+1;
printf("队列元素为：");
while(i <= SQ->rear)
{
printf("%d ",SQ->data[i]);
i++;
}
}
下面是入队、出栈和返回队列长度以及打印出队列元素的操作：
int main()
{
SQQueue SQ;
ElemType e;
InitQueue(&SQ);
//入队
EnterQueue(&SQ,1);
EnterQueue(&SQ,2);
EnterQueue(&SQ,3);
EnterQueue(&SQ,4);
EnterQueue(&SQ,5);
EnterQueue(&SQ,6);
EnterQueue(&SQ,7);
EnterQueue(&SQ,8);
EnterQueue(&SQ,9);
EnterQueue(&SQ,10);
//打印队列元素
DispSQQueue(&SQ);
printf("\n");
printf("队列长度为：%d\n",lenghtSQQueue(&SQ));
//出队
DeleteQueue(&SQ,&e);
printf("出队元素为：%d\n",e);
DeleteQueue(&SQ,&e);
printf("出队元素为：%d\n",e);
//打印队列元素
DispSQQueue(&SQ);
printf("\n");
EnterQueue(&SQ,8);
EnterQueue(&SQ,9);
//打印队列元素
DispSQQueue(&SQ);
printf("\n");
EnterQueue(&SQ,10);
printf("队列长度为：%d\n",lenghtSQQueue(&SQ));
return 1;
} 测试结果如下：
当元素10进栈时，队满提示，并返回队列元素，在将队首元素出栈两次，返回队列元素，再将元素8，9进队，再返回队列元素，此时再将元素10进队时提示队满，返回队列长度，自此，循环队列构造完成。
最后再附上完整代码：
#include
#define MAXSIZE 10
typedef int ElemType;
typedef struct
{
ElemType data[MAXSIZE];//存储值
int front;//存储队头元素前一个单元的下标
int rear;//存储队尾元素的下标
}SQQueue;
/*
初始化：front=-1;rear=-1;
为了区分空和满，任意时候都预留1个单元出来
x的下一个：(x+1)%MAXSIZE
空：front==rear
满：(rear+1)%MAXSIZE==front
进队：
rear=(rear+1)%MAXSIZE;
data[rear]=e;
出队：
front=(front+1)%MAXSIZE;
*e=data[front];
长度：
(rear-front+MAXSIZE)%MAXSIZE
*/
/*
空：q->front==NULL && q->rear==NULL
*/
void InitQueue(SQQueue* SQ)
{
SQ->front = SQ->rear = -1;
}
int IsEmpty(SQQueue* SQ) //判断队列是否为空
{
if (SQ->front == SQ->rear)
{
return 1; //队空
}
return 0;
}
int IsFUll(SQQueue* SQ) //判断队列是否为满
{
//尾指针+1追上队头指针，标志队列已经满了
if(((SQ->rear+1)%MAXSIZE == SQ->front)||(SQ->rear==MAXSIZE-2&&SQ->front==-1))
{
return 1;
}
return 0; //队不满
}
int EnterQueue(SQQueue* SQ,ElemType e)
{
if (IsFUll(SQ)) // (SQ->rear + 1)%MAXSIZE == SQ->front
{
printf("队满，不能进队。\n");
return 0;
}
SQ->rear = (SQ->rear + 1) % MAXSIZE;
SQ->data[SQ->rear] = e;
}
int DeleteQueue(SQQueue* SQ,ElemType* e)
{
if (IsEmpty(SQ))
{
printf("队空，不能出队！\n");
return 0;
}
SQ->front = (SQ->front+1) % MAXSIZE;
*e = SQ->data[SQ->front];
}
int lenghtSQQueue(SQQueue* SQ)
{
int len;
len = 0;
len = (SQ->rear-SQ->front+MAXSIZE)%MAXSIZE;
return len;
}
void DispSQQueue(SQQueue* SQ)
{
int index;
int i;
i = 1;
index=(SQ->front+1)%MAXSIZE;
printf("队列元素为：");
while(i <= lenghtSQQueue(SQ))
{
printf("%d ",SQ->data[index]);
index=(index+1)%MAXSIZE;
i++;
}
}
int main()
{
SQQueue SQ;
ElemType e;
InitQueue(&SQ);
//入队
EnterQueue(&SQ,1);
EnterQueue(&SQ,2);
EnterQueue(&SQ,3);
EnterQueue(&SQ,4);
EnterQueue(&SQ,5);
EnterQueue(&SQ,6);
EnterQueue(&SQ,7);
EnterQueue(&SQ,8);
EnterQueue(&SQ,9);
EnterQueue(&SQ,10);
//打印队列元素
DispSQQueue(&SQ);
printf("\n");
printf("队列长度为：%d\n",lenghtSQQueue(&SQ));
//出队
DeleteQueue(&SQ,&e);
printf("出队元素为：%d\n",e);
DeleteQueue(&SQ,&e);
printf("出队元素为：%d\n",e);
//打印队列元素
DispSQQueue(&SQ);
printf("\n");
EnterQueue(&SQ,8);
EnterQueue(&SQ,9);
//打印队列元素
DispSQQueue(&SQ);
printf("\n");
EnterQueue(&SQ,10);
printf("队列长度为：%d\n",lenghtSQQueue(&SQ));
return 1;
}