数据结构——受限表之队列

队列：

定义：

队列是先进先出（FIFO）的线性表。它只允许在表的一端进行插入元素，另一端删除元素。在队列中，允许插入的一端称为队尾，允许删除的一端称为队头。设Queue=(a1,a2,……an)，则a1是队头元素，an是队尾元素，入队、出队的次序都是a1到an。

队列的顺序结构实现：

定义：

#define MAXSIZE 100
typedef int ElemType;
typedef struct{ElemType data[MAXSIZE];int front;int rear;//定义front代表队头序号，rear代表队尾序号
}Queue;

初始化：

void initQueue(Queue *Q)
{Q->front=0;Q->rear=0;	
}//初始时，队头和队尾都指向数组首

判断队列是否为空：

bool IsEmpty(Queue *Q)
{if(Q->front==Q->rear){return 1;}else return 0;
}//如果队头和队尾是同一个位置的元素，说明队列里没有元素，那么队列为空

出队：

ElemType DeQuene(Queue *Q)
{if(IsEmpty(Q))  return 0;else{ElemType e=Q->data[Q->front];Q->front+=1;return e;}
}//出队是从队头出元素的，我们只需要把front后移一位，让它指向下一个元素，那么前边的元素就不在队列里了，出队成功

入队：

入队是在队尾进行的，由于之前咱们出队是直接让front后移的，所以比front小的索引的数组元素此时是无意义地占用了数组空间。如果数组还有空间让我们插入元素，我们就可以直接插入，但如果数组没有多余空间了，我们就要利用掉被无意义占用的空间，调整队列（整体向前平移），腾出空间后再入队。下一部分讲的就是如何调整空间。

int EQuene(Queue *Q,ElemType e)
{if(Q->rear>=MAXSIZE){if(!QueueFull(Q)){return 0;}}Q->data[Q->rear]=e;Q->rear+=1;return 1;
}

调整队列：

int QueueFull(Queue *Q)
{if(Q->front>0){int step=Q->front;for(int i=Q->front;i<=Q->rear;i++){Q->data[i-step]=Q->data[i];}Q->front=0;Q->rear=Q->rear-step;return 1;}else{printf("真满了\n");return 0;}	
}

获取队头数据：

ElemType GetHead(Queue *Q)
{if(Q->front==Q->rear){printf("队列是空的\n");}else{return Q->data[Q->front];}
}

总结代码：

#include<stdio.h>
#define MAXSIZE 100
typedef int ElemType;
typedef struct{ElemType data[MAXSIZE];int front;int rear;
}Queue;
void initQueue(Queue *Q)
{Q->front=0;Q->rear=0;	
}
bool IsEmpty(Queue *Q)
{if(Q->front==Q->rear){return 1;}else return 0;
}
ElemType DeQuene(Queue *Q)
{if(IsEmpty(Q))  return 0;else{ElemType e=Q->data[Q->front];Q->front+=1;return e;}
}
int QueueFull(Queue *Q)
{if(Q->front>0){int step=Q->front;for(int i=Q->front;i<=Q->rear;i++){Q->data[i-step]=Q->data[i];}Q->front=0;Q->rear=Q->rear-step;return 1;}else{printf("真满了\n");return 0;}	
}
int EQuene(Queue *Q,ElemType e)
{if(Q->rear>=MAXSIZE){if(!QueueFull(Q)){return 0;}}Q->data[Q->rear]=e;Q->rear+=1;return 1;
}
ElemType GetHead(Queue *Q)
{if(Q->front==Q->rear){printf("队列是空的\n");}else{return Q->data[Q->front];}
}
int main()
{Queue queue;initQueue(&queue);printf("%d\n",IsEmpty(&queue));EQuene(&queue,10);EQuene(&queue,20);EQuene(&queue,30);printf("%d\n",DeQuene(&queue));printf("%d\n",DeQuene(&queue));QueueFull(&queue);printf("%d\n",queue.front);return 0;
}

动态内存分配的总代码和注释：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef int ElemType;
typedef struct node{ElemType data;struct node *prev,*next;
}Node;
Node* initList()
{Node* head=(Node*)malloc(sizeof(Node));head->data=0;head->next=NULL;return head;
}
int insertHead(Node *L,ElemType e)
{Node *p=(Node*)malloc(sizeof(Node));p->data=e;p->prev=L;p->next=L->next;if(L->next!=NULL)  L->next->prev=p;L->next=p;
}
Node* FindTail(Node* L)
{Node* p=L;while(p->next!=NULL){p=p->next;}return p;
}
Node* insertTail(Node *tail,ElemType e)
{Node *p=(Node*)malloc(sizeof(Node));p->data=e;p->next=NULL;p->prev=tail;tail->next=p;return p;
}
int insertNode(Node *L,int pos,int e)
{Node*p=L;int i=0;while(i<pos-1){p=p->next;i++;if(p==NULL) return 0;}Node*q=(Node*)malloc(sizeof(Node));q->data=e;q->next=p->next;p->next->prev=q;p->next=q;q->prev=p;return 1;	
}
void freeList(Node* L)
{Node* p=L;Node* q;while(p!=NULL){q=p->next;free(p);p=q;}L->next=NULL;
}
void ListNode(Node* L)
{Node *p=L->next;while(p!=NULL){printf("%d ",p->data);p=p->next;}printf("\n");
}
int deleteNode(Node* L,int pos)
{Node*p=L;int i=0;while(i<pos-1){p=p->next;i++;if(p==NULL) return 0;}if(p->next==NULL) return 0;Node* q=p->next;p->next=q->next;q->next->prev=p;free(q);return 1;
}
int main()
{Node* list=initList();insertHead(list,10);insertHead(list,20);insertHead(list,30);ListNode(list);insertTail(FindTail(list),40);insertTail(FindTail(list),50);ListNode(list);insertNode(list,2,80);ListNode(list);deleteNode(list,3);ListNode(list);freeList(list);return 0;} 

队列的链式结构：

这里我们说一下思路，实现其实有了前面的基础就很容易。

第一种方法就是建立链表，尾插法输入数据，然后从头结点后面删除数据。（参考链表章节的各种操作）

第二种方法还是建立链表，只不过继续设置front指向队列链表的队头，rear指向队列链表的队尾，设置一个计数器length来记录链表的长度。这样子的好处是可以快速实现队列的入队、出队操作。（第一种入队需要遍历链表查找队尾）。

下面我给出了第二种方法建立链表的操作。其余的操作其实和前边讲的都类似，此处不再过多赘述。

typedef int ElemType;
struct node
{;ElemType data;struct node* next;	
}Node;
struct queue
{struct Node* front;struct Node* rear;int length;
}Queue;