【数据结构】队列

队列基本术语

1.队列（queue）：先进先出（FIFO），限定表在一端进行插入，在另一端进行删除

2.队头（front）：能删除的 一端为队头
3.队尾（rear）：能插入的一端为队尾

4.队空：当队头等于队尾时，说明队空

5.进队：先将数据存入队尾，再使队尾加1

6.队满：当队尾等于最大长度时有可能是队满，也有可能存在假溢出(可以使用循环队列解决这个问题)

7.出队：出队即删除，从队头开始删除。先删除元素，再使队头加一。

8.循环队列（通过循环队列来解决假溢出的问题）：循环队列就是将队列存储空间的最后一个位置绕到第一个位置，形成逻辑上的环状空间（但在物理上还和普通队列一样），供队列循环使用，由此可以解决掉假溢出的问题。

在循环队列中，当队列为空时，有front = = rear，而当所有队列空间全占满时，也有front = = rear。为了区别这两种情况，人为的浪费掉最后一个存储单元，即规定循环队列最多只能有MaxSize-1个队列元素，当循环队列中只剩下一个空存储单元时，队列就已经满了。因此，队列判空的条件是front = = rear，而队列判满的条件是front==（rear+1)%MaxSize。

• 队空 front = = rear 同样是队头等于队尾
• 进队 rear = (rear+1) % maxSize 每次进队后执行该操作，让队尾指向下一个，当队尾指向最后一个位置时重新到第一个位置
• 队满 front = = (rear + 1)%maxSize 在循环队列中，当队列为空时，有front=
  =rear，而当所有队列空间全占满时，也有front==rear。为了区别这两种情况，人为的浪费掉最后一个存储单元，即规定循环队列最多只能有MaxSize-1个队列元素，当循环队列中只剩下一个空存储单元时，队列就已经满了
• 出队 front = (front + 1)%maxSize
  与进队逻辑相同，删除掉队头的元素后，让队头往后移一个位置，当队头到最后一个位置时会重新到第一个位置
• 队长度 因为循环队列，rear不一定比front大

如果rear 如果rear>front结果是rear-front
为了用一个表达式同时表达两者，用(rear-front+maxsize)%maxsize
假设maxsize=10
rear=1 front=9，那么结果是2
rear=9 front=1，那么结果是8

• 队中余剩下空单元 （front - rear + maxSize）%maxSize

队列的基本操作

1. 结构

struct Queue {
	int front;
	int data[maxSize];
	int rear;
};

2. 初始化

struct Queue  * initQueue() {
	struct Queue *q = (struct Queue *)malloc(sizeof(struct Queue));
	q->front = 0;
	q->rear = 0;
	return q;
}

3. 判断是否为队空

int isEmpty(struct Queue *q) {
	if (q->front == q->rear) {
		return 1;
	}
	else {
		return 0;
	}
}

4.判断队列是否满

int isFull(struct Queue *q) {
	if ((q->rear+1)%maxSize == q->front) {
		return 1;
	}
	else {
		return 0;
	}
}

5.队的长度

int queueLength(struct Queue *q) {
	return (q->rear - q->front + maxSize) % maxSize;
}

6.空单元

int queueEmpty(struct Queue* q) {
	return (q->front - q->rear + maxSize) % maxSize;
}

7.进队

void enQueue(struct Queue *q) {
	int data;
	while (1) {
		if (isFull(q)) {
			printf("--->>>Queue is Full,Do'nt Input\n");
			return;
		}
		printf("Please input data( input 0 exit ):");
		scanf_s("%d",&data);
		if (data == 0) {
			printf("--->>>Input success\n");
			return;
		}
		q->data[q->rear] = data;
		q->rear = (q->rear + 1)%maxSize;
		printf("--->>>Queue empty : %d\n", queueEmpty(q));
	}
}

8.出队

void deQueue(struct Queue *q) {
	int key;
	while (1) {
		if (isEmpty(q)) {
			printf("--->>>Queue is null,Do'nt deQueue");
			return;
		}
		printf("key = 1 -- deQueue , key = 0 -- exit : ");
		scanf_s("%d",&key);
		if (key) {
			int data = q->data[q->front];
			q->front = (q->front + 1)%maxSize;
			printf("deQueue Data --- %d --- Success\n",data);
			printf("--->>>Queue length : %d\n", queueLength(q));
		}
		else {
			printf("--->>>Exit \n");
			return;
		}
	}
	
}

9.main函数测试

void main() {

	struct Queue *q = initQueue();
	if (q) {
		printf("--->>>Init success!!!\n");
		if (isEmpty(q)) {
			printf("--->>>Queue is null\n");
		}
		else {
			printf("--->>>Queue is not null\n");
		}
		enQueue(q);
		deQueue(q);
	}

}

补充：链队列

链队列的对头指向第一个节点，队尾指向最后一个节点
进队：增加新节点P，令最后一个节点的指针域指向新节点，再把P赋值给队尾
出队：保存要删除的节点，更改队头节点为下一个节点后，释放掉要删除的节点