一、队列的基本操作
- 初始化队列:InitQueue(Q)
操作前提:Q为未初始化的队列。
操作结果:将Q初始化为一个空队列。 - 判断队列是否为空:IsEmpty(Q)
操作前提:队列Q已经存在。
操作结果:若队列为空则返回1,否则返回0。 - 判断队列是否已满:IsFull(Q)
操作前提:队列Q已经存在。
操作结果:若队列为满则返回1,否则返回0。 - 入队操作:EnterQueue(Q,data)
操作前提:队列Q已经存在。
操作结果:在队列Q的队尾插入data。 - 出队操作:DeleteQueue(Q,&data)
操作前提:队列Q已经存在且非空。
操作结果:将队列Q的队头元素出队,并使用data带回出队元素的值。 - 取队首元素:GetHead(Q,&data)
操作前提:队列Q已经存在且非空。
操作结果:若队列为空则返回1,否则返回0。 - 清空队列:ClearQueue(&Q)
操作前提:队列Q已经存在。
操作结果:将Q置为空队列。
二、队列的顺序结构
设立一个队首指针front ,一个队尾指针rear ,分别指向队首和队尾元素。
◆ 初始化:front=rear=0。
◆ 队列为空:front=rear。
◆ 队满:rear=MaxSize。
◆ 入队:将新元素插入rear所指的位置,然后rear加1。
◆ 出队:删去front所指的元素,然后加1并返回被删元素。
◆ 取队首元素:返回fornt指向的元素值
//当不需要修改队列中的元素时,建议不要直接用指针形参操作
#include <stdio.h>
#include <assert.h> //使用断言:assert(Q)
#define MaxSize 10 //队列的最大容量
typedef int elemtype; //队列中元素类型
typedef struct QueueType
{
elemtype data[MaxSize];
int fornt; //队头指针
int rear; //队尾指针
}Queue;
//队列初始化,将队列初始化为空队列
void InitQueue(Queue *Q)
{
Q->fornt = Q->rear = 0; //把对头和队尾指针同时置0
}
//另一种队列初始化。须在main()中使用:CirQueue *SCQ=InitCirQueue();但感觉多余
/*
CirQueue *InitCirQueue()
{
CirQueue *Q = (CirQueue *)malloc(sizeof(CirQueue));
Q->fornt = Q->rear = 0;
return Q;
}
*/
//判断队列为空
int IsEmpty(Queue Q)
{
if (Q.fornt == Q.rear)
{
return 1;
}
return 0;
}
//判断队列是否为满
int IsFull(Queue Q)
{
if (Q.rear == MaxSize)
{
return 1;
}
return 0;
}
//入队,将x插入到队列Q中
int EnterQueue(Queue* Q,elemtype x)
{
if (IsFull(*Q))
{
printf("队列已满\n");
return 0;
}
Q->data[Q->rear] = x; //在队尾插入x
Q->rear = Q->rear + 1; //队尾指针后移一位
return 1;
}
//出队,将队列中队头的元素出队,出队后队头指针front后移一位
int DeleteQueue(Queue* Q,elemtype* e)
{
if (IsEmpty(*Q))
{
printf("队列为空!\n");
return 0;
}
*e = Q->data[Q->fornt]; //出队元素值
Q->fornt = (Q->fornt)+1; //队尾指针后移一位
return 1;
}
//获取队首元素
int GetHead(Queue Q, elemtype* e)
{
if (IsEmpty(Q))
{
printf("队列为空!\n");
return 0;
}
*e = Q.data[Q.fornt];
return 1;
}
//清空队列
void ClearQueue(Queue* Q)
{
Q->fornt = Q->rear = 0;
}
//打印队列中的与元素
void PrintQueue(Queue Q)
{
assert(&Q); //断言队不空
int i = Q.fornt;
while(i<Q.rear)
{
printf("%-3d", Q.data[i]);
i++;
}
printf("\n");
}
int main()
{
Queue Q;
elemtype e;
//初始化队列。如果没有初始化,则需要在定义Q时(即第一条语句)使用关键字“static ”。但不推荐
InitQueue(&Q);
EnterQueue(&Q, 1);
EnterQueue(&Q, 2);
EnterQueue(&Q, 3);
EnterQueue(&Q, 4);
EnterQueue(&Q, 5);
EnterQueue(&Q, 6);
EnterQueue(&Q, 8);
EnterQueue(&Q, 10);
EnterQueue(&Q, 12);
EnterQueue(&Q, 15);
EnterQueue(&Q, 16);//对满,16无法入队
printf("队列中的元素为:");
PrintQueue(Q);
printf("\n");
DeleteQueue(&Q, &e);
printf("出队元素为:%d\n", e);
DeleteQueue(&Q, &e);
printf("出队元素为:%d\n", e);
printf("\n");
printf("队列中的元素为:");
PrintQueue(Q);
printf("\n");
e = GetHead(Q, &e);
printf("队首元素为:%d\n", e);
printf("#元素16入队#\n");
EnterQueue(&Q, 16);
printf("队列中的元素为:");
PrintQueue(Q);
printf("\n");
return 1;
}
输出结果:
三、队列的循环结构
设立一个队首指针front ,一个队尾指针rear ,分别指向队首和队尾元素。
◆ 初始化:front=rear=0。
◆ 队列为空:front=rear。
◆ 队满:(rear + 1) % MaxSize == fornt
◆ 入队:将新元素插入rear所指的位置,然后rear加1。
◆ 出队:删去front所指的元素,然后加1并返回被删元素。
◆ 取队首元素:返回fornt指向的元素值
//当不需要修改队列中的元素时,建议不要直接用指针形参操作
#include<stdio.h>
#include<assert.h> //使用断言:assert(SCQ)
#define MaxSize 10
typedef int elemtype;
typedef struct QueueType
{
elemtype data[MaxSize];
int fornt;
int rear;
}CirQueue;
//队列初始化,
void InitCirQueue(CirQueue* SCQ)
{
SCQ->fornt = SCQ->rear = 0;
}
//另一种队列初始化。须在main()中使用:CirQueue *SCQ=InitCirQueue();但感觉多余
/*
CirQueue *InitCirQueue()
{
CirQueue *SCQ = (CirQueue *)malloc(sizeof(CirQueue));
SCQ->fornt = SCQ->rear = 0;
return SCQ;
}
*/
//判断队列是否为空
int IsEmpty(CirQueue SCQ)
{
if (SCQ.fornt == SCQ.rear)
{
return 1;
}
return 0;
}
//判断队列是否为满
int IsFull(CirQueue SCQ)
{
//尾指针+1追上队头指针,标志队列已经满了
if ((SCQ.rear + 1) % MaxSize == SCQ.fornt)
{
return 1;
}
return 0;
}
//入队操作
int EnterCirQueue(CirQueue* SCQ, elemtype data)
{
if (IsFull(*SCQ))
{
printf("队列已满,不能入队!\n");
return 0;
}
SCQ->data[SCQ->rear] = data;
SCQ->rear = (SCQ->rear+1) % MaxSize; //重新设置队尾指针
return 1;
}
//出队操作
int DeleteCirQueue(CirQueue* SCQ,elemtype* data)
{
if (IsEmpty(*SCQ))
{
printf("队列为空!\n");
return 0;
}
*data = SCQ->data[SCQ->fornt];
SCQ->fornt = (SCQ->fornt + 1) % MaxSize; //重新设置队头指针
return 1;
}
//取队首元素
int GetHead(CirQueue SCQ,elemtype* data)
{
if (IsEmpty(SCQ))
{
printf("队列为空!\n");
return 0;
}
*data = SCQ.data[SCQ.fornt];
return 1;
}
//清空队列
void ClearCirQueue(CirQueue* SCQ)
{
SCQ->fornt = SCQ->rear = 0;
}
//打印队列元素
void PrintCirQueue(CirQueue SCQ)
{
assert(&SCQ); //断言SCQ不为空
int i = SCQ.fornt;
if (SCQ.fornt < SCQ.rear)
{
for (; i < SCQ.rear; i++)
{
printf("%-3d", SCQ.data[i]);
}
}
else{
for(; i< SCQ.rear+MaxSize; i++)
{
printf("%-3d",SCQ.data[i]);
}
}
printf("\n");
}
int main()
{
CirQueue SCQ;
elemtype data;
//初始化队列。如果没有初始化,则需要在定义&SCQ时(即第一条语句)使用关键字“static ”。但不推荐
InitCirQueue(&SCQ);
EnterCirQueue(&SCQ, 1);
EnterCirQueue(&SCQ, 2);
EnterCirQueue(&SCQ, 4);
EnterCirQueue(&SCQ, 6);
EnterCirQueue(&SCQ, 8);
EnterCirQueue(&SCQ, 9);
EnterCirQueue(&SCQ, 10);
EnterCirQueue(&SCQ, 12);
EnterCirQueue(&SCQ, 13);
//为何此处的15无法进队?因为循环队列判断队列已满是以少存入一个数据来判断的!
EnterCirQueue(&SCQ, 15);
printf("队列中元素为:\n");
PrintCirQueue(SCQ);
DeleteCirQueue(&SCQ, &data);
printf("出队元素为:%d\n", data);
printf("\n");
printf("队列中元素为:\n");
PrintCirQueue(SCQ);
printf("15入队:\n");
EnterCirQueue(&SCQ, 15);
printf("队列中元素为:\n");
PrintCirQueue(SCQ);
return 1;
}
输出结果
四、队列的链式结构
设立一个队首指针front ,一个队尾指针rear ,分别指向队首和队尾元素。
◆ 初始化:front=rear=pHead。
◆ 队列为空:front=NULL。
◆ 队满:无。
◆ 入队:新建节点,将新节点插入rear所指的下一个位置,修改rear指针。
◆ 出队:删去front所指的下一个节点,然后指向下下一个节点,最后释放。
◆ 取队首元素:返回fornt指向的元素值
//当不需要修改队列中的元素时,建议不要直接用指针形参操作
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> //使用malloc()的库
#include <assert.h> //使用断言:assert(LQ)
typedef int elemtype;
typedef struct NodeType
{
elemtype data;
struct NodeType* next;
}Node;
typedef struct LinkQueueType
{
Node* front;
Node* rear;
}LinkQueue;
//初始化队列
void InitLinkQueue(LinkQueue* LQ)
{
//创建一个头结点
Node* pHead = (Node*)malloc(sizeof(Node));
assert(pHead);
LQ->front = LQ->rear = pHead; //队头和队尾指向头结点
LQ->front->next = NULL;
}
//判断队列是否为空
int IsEmpty(LinkQueue LQ)
{
if (LQ.front->next == NULL)
{
return 1;
}
return 0;
}
//入队操作
void EnterLinkQueue(LinkQueue* LQ, elemtype data)
{
//创建一个新结点
Node* pNewNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
assert(pNewNode);
pNewNode->data = data; //将数据元素赋值给结点的数据域
pNewNode->next = NULL; //将结点的指针域置空
LQ->rear->next = pNewNode; //将原来队列的队尾指针指向新结点
LQ->rear = pNewNode; //将队尾指针指向新结点
}
//出队操作
int DeleteLinkQueue(LinkQueue* LQ,elemtype* data)
{
if (IsEmpty(*LQ))
{
printf("队列为空!\n");
return 0;
}
//pDel指向队头元素,由于队头指针front指向头结点,所以pDel指向头结点的下一个结点
Node* pDel = LQ->front->next;
*data = pDel->data; //将要出队的元素赋给data
LQ->front->next = pDel->next; //使指向头结点的指针指向pDel的下一个结点
//如果队列中只有一个元素,将队列置空
if (pDel->next == NULL)
{
LQ->rear = LQ->front;
}
free(pDel); //释放pDel指向的空间
return 1;
}
//取队头元素
int GetHead(LinkQueue LQ, elemtype* data)
{
if (IsEmpty(LQ))
{
printf("队列为空!\n");
return 0;
}
*data = LQ.front->next->data; //将队头元素值赋给data
return 1;
}
//清空队列
void ClearQueue(LinkQueue* LQ)
{
while (LQ->front != NULL)
{
LQ->rear = LQ->front->next; //队尾指针指向队头指针的下一个结点
free(LQ->front); //释放队头指针指向的结点
LQ->front = LQ->rear; //队头指针指向队尾指针
}
}
//打印队列中的元素
void PrintLinkQueue(LinkQueue LQ)
{
Node *pCur= LQ.front->next;;
assert(&LQ);
while (pCur)
{
printf("%-3d", pCur->data);
pCur = pCur->next;
}
printf("\n");
}
int main()
{
LinkQueue LQ;
elemtype data;
//初始化队列。如果没有初始化,则需要在定义LQ时(即第一条语句)使用关键字“static ”
InitLinkQueue(&LQ);
EnterLinkQueue(&LQ, 1);
EnterLinkQueue(&LQ, 2);
EnterLinkQueue(&LQ, 3);
EnterLinkQueue(&LQ, 4);
EnterLinkQueue(&LQ, 5);
EnterLinkQueue(&LQ, 6);
EnterLinkQueue(&LQ, 7);
EnterLinkQueue(&LQ, 8);
printf("队列中的元素为:");
PrintLinkQueue(LQ);
printf("\n");
data = GetHead(LQ, &data);
printf("队头元素为:%d\n", data);
printf("\n");
DeleteLinkQueue(&LQ, &data);
printf("出队的元素为:%d\n", data);
printf("\n");
printf("队列中的元素为:");
PrintLinkQueue(LQ);
printf("\n");
GetHead(LQ, &data);
printf("队头元素为:%d\n", data);
printf("\n");
ClearQueue(&LQ);
return 1;
}
运行结果
五、运行环境
- windows7 X64
- Dev-C++ v5.11