数据结构 -- 队列
队列的核心定义
队列是受限线性表，仅允许在一端（队尾）插入元素、另一端（队头）删除元素，遵循 “先进先出（FIFO，First In First Out）” 原则。
队列的结构与操作端
- 队尾（Rear）：允许执行插入操作（入队，Enqueue ）的一端。
- 队头（Front）：允许执行删除操作（出队，Dequeue ）的一端。
队列的实现与分类
- 顺序队列：基于数组实现，需处理 “假溢出” 问题（队尾满但队头有空闲 ）。
- 循环队列：对顺序队列的优化，将数组逻辑处理为环形，通过队头、队尾指针模运算复用空间，解决假溢出。
队列的核心操作
- 入队（Enqueue）：在队尾添加元素，若队列未满则执行，队尾指针后移。
- 出队（Dequeue）：移除并返回队头元素，若队列非空则执行，队头指针后移。
- 循环队列判空：
head == tail - 判满：
(tail + 1) % len == head
队列的应用
队列的 “先进先出” 特性，核心解决 “速度不匹配” 场景：如网络通信中，收发数据速率不同（发送快、接收慢 ），用队列暂存数据做缓冲；或操作系统中，多个进程请求同一资源（如打印机 ），队列保证请求按顺序处理。简单说，队列就是用 “先进先出” 规则，解决 **“速度不匹配、需有序处理”** 问题的线性表，分顺序队列、循环队列
队列的操作函数
#include "seqque.h" // 包含顺序队列的头文件，定义了SeqQue结构体和DATATYPE类型
#include <stdio.h> // 标准输入输出库
#include <stdlib.h> // 标准库，包含malloc、free等内存管理函数
#include <string.h> // 字符串处理库，包含memcpy等内存拷贝函数/*** 创建一个顺序队列（循环队列）* @param len 队列的最大容量（可存储的元素个数）* @return 成功返回创建的队列指针，失败返回NULL*/
SeqQue* CreateSeqQue(int len)
{// 为队列控制结构体分配内存SeqQue* sq = malloc(sizeof(SeqQue));if (NULL == sq) // 内存分配失败检查{perror("CreateSeqQue malloc"); // 打印错误信息return NULL;}// 为队列的数组缓冲区分配内存，可存储len个DATATYPE类型元素sq->array = malloc(sizeof(DATATYPE) * len);if (NULL == sq->array) // 内存分配失败检查{perror("CreateSeqQue malloc2"); // 打印错误信息free(sq); // 释放已分配的队列结构体内存，防止内存泄漏return NULL;}// 初始化队列指针：头指针和尾指针都从0开始sq->head = 0;sq->tail = 0;sq->tlen = len; // 记录队列的总容量return sq; // 返回创建成功的队列指针
}/*** 入队操作：向队列尾部添加元素* @param sq 队列指针* @param data 要入队的数据指针* @return 0表示成功，1表示失败（队列已满）*/
int EnterSeqQue(SeqQue* sq, DATATYPE* data)
{// 检查队列是否已满if (IsFullSeqQue(sq)){printf("queue is full\n"); // 提示队列已满return 1; // 返回失败状态}// 将数据拷贝到队尾位置（tail指向的位置）memcpy(&sq->array[sq->tail], data, sizeof(DATATYPE));// 尾指针后移，使用取模运算实现循环（当到达数组末尾时回到开头）sq->tail = (sq->tail + 1) % sq->tlen;return 0; // 返回成功状态
}/*** 出队操作：移除队列头部的元素* @param sq 队列指针* @return 0表示成功，1表示失败（队列已空）*/
int QuitSeqQue(SeqQue *sq)
{// 检查队列是否为空if (IsEmptySeqQue(sq)){printf("queue is empty\n"); // 提示队列已空return 1; // 返回失败状态}// 头指针后移，使用取模运算实现循环（逻辑上移除队头元素）sq->head = (sq->head + 1) % sq->tlen;return 0; // 返回成功状态
}/*** 获取队头元素（不移除元素）* @param sq 队列指针* @return 队头元素的指针，若队列为空则返回的指针无效*/
DATATYPE* GetHeadSeqQue(SeqQue* sq)
{// 直接返回头指针指向的元素地址return &sq->array[sq->head];
}/*** 判断队列是否为空* @param sq 队列指针* @return 1表示为空，0表示非空*/
int IsEmptySeqQue(SeqQue* sq)
{// 当头指针和尾指针指向同一位置时，队列为空return sq->head == sq->tail;
}/*** 判断队列是否已满* @param sq 队列指针* @return 1表示已满，0表示未满*/
int IsFullSeqQue(SeqQue* sq)
{// 尾指针的下一个位置等于头指针时，队列已满// 这种判断方式会浪费一个元素的空间，用于区分空队列和满队列return (sq->tail + 1) % sq->tlen == sq->head;
}/*** 销毁队列，释放占用的内存* @param sq 队列指针* @return 0表示成功*/
int DestroySeqQue(SeqQue* sq)
{free(sq->array); // 释放数组缓冲区内存free(sq); // 释放队列结构体内存return 0;
}代码核心说明：
数据结构设计：
- 采用循环队列（环形缓冲区）的设计，通过数组实现
- 使用
head（头指针）和tail（尾指针）标识队列的边界 - 牺牲一个元素的存储空间，用于区分队列空和满的状态
关键特性：
- 队列的实际可用容量为
tlen - 1（因为要留一个位置区分空满） - 通过取模运算
% sq->tlen实现指针的循环移动，避免数组越界 - 所有操作的时间复杂度均为 O (1)，效率很高
- 队列的实际可用容量为
注意事项：
- 代码中
SeqQue结构体和DATATYPE类型的定义在seqque.h头文件中 - 入队和出队操作只移动指针，不实际删除数据（覆盖式更新）
- 销毁队列时需要先释放数组内存，再释放结构体内存，避免内存泄漏
- 代码中