【数据结构】队列的使用方法

队列（Queue）是另一种基本的线性数据结构，它允许在一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作。队列的特点是先进先出（First In First Out, FIFO），即最先进入队列的元素最先被取出。

队列可以用数组来实现，也可以用链表来实现。用数组实现的队列称为顺序队列，用链表实现的队列称为链式队列。

顺序队列的特点是：

存储空间连续。
提前分配固定大小的存储空间，可能会造成空间浪费，或者空间不足时需要动态扩容。
访问速度快，因为支持随机访问。

链式队列的特点是：

存储空间不连续。
动态分配空间，不会造成空间浪费，也不会出现空间不足的问题。
访问速度相对较慢，因为不支持随机访问。

队列的应用非常广泛，包括：

任务调度：在多任务操作系统中，队列用于管理等待执行的线程或进程。
缓冲处理：在网络通信中，队列用于临时存储数据包，以平滑网络拥塞。
异步数据传输：在消息队列中，生产者将消息放入队列，消费者从队列中取出消息，实现异步处理。
事件管理：在图形用户界面中，队列用于管理用户操作产生的事件。

队列是一种简单但重要的数据结构，它在管理需要按照特定顺序处理的元素集合时非常有用。

以下我讲以下顺序队列的基本使用方法。

1.循环队列结构体定义

#define N 10
typedef struct
{
int data [ N ];
int front ; // 队头，删除出队时用 front 当下标
int rear ; // 队尾，插入入队时用 rear 当下标
} queue_t ;

循环队列操作

创建一个空的队列 createEmptyQueue()
判断队列是否为空，空返回值是 1 ，未空是 0 isEmptyQueue () p -> rear == p -> front
判断队列是否为满满返回值是 1 ，未满是 0 isFullQueue ()
入队 inQueue ()
出队 outQueue ()
求队列的长度 getLengthQueue ()

2.创建一个空的队列

queue_t * createEmptyQueue ()
{
queue_t * p = malloc ( sizeof ( queue_t ));
if ( p == NULL )
{
printf ( "createEmptyQueue malloc failed!!\n" );
return NULL ;
}
//只要 p->rear == p->front 就是空的队列 , 是几不重要
//但是 p->rear 和 p->front 的值 , 要在数组的下标范围内 0 ---- N-1
p -> rear = p -> front = 3 ; // 将 3 赋值给 front, 在赋值给 rear, 让 rear 和 front 都得 3
return p ;
}

3.判断队列是否为满满返回1,未满返回0

int isFullQueue ( queue_t * p )
{
//因为 p->rear == p->front 代表队列空 , 所以我们只能浪费一个存储位置来判断队列是否为满 ,
//提前判断 p->reare+1 的位置是否 == p->front, 来判断是否是满队列
return ( p -> rear + 1 ) % N == p -> front ? 1 : 0 ;
}

4.入队,在队列尾巴进行插入操作

int inQueue ( queue_t * p , int x )
{
//0.容错判断
if ( isFullQueue ( p ))
{
printf ( "isFullQueue!!\n" );
return - 1 ;
}
//1.入队列 , 用 rear 当做下标
p -> a [ p -> rear ] = x ;
//2.p->rear++,将入队的数据 x, 视为有效的元素
p -> rear = ( p -> rear + 1 ) % N ; // %N 避免 p->rear+1 出现数组越界
//p->rear = (p->rear+1) % N;此行代码等价于 p->rear++; p->rear =p->rear % N;
return 0 ;
}

5.判断队列是否为空,空返回1, 未空返回0

int isEmptyQueue ( queue_t * p )
{
return p -> rear == p -> front ? 1 : 0 ;
}

6. 出队列,在队列的头进行删除操作

int outQueue ( queue_t * p )
{
//0.容错判断
if ( isEmptyQueue ( p ))
{
printf ( "isEmptyQueue!!\n" );
return - 1 ;
}
//出队 , 用 front 当做数组的下标
//1.将即将出队的数据 , 临时存储到变量 x 中
//因为 front 永远指向队头的元素
int x = p -> a [ p -> front ];
//2.让出对的元素变为无效元素
p -> front = ( p -> front + 1 ) % N ;
//3.将出对元素的值返回
return x ;
}

7.求队列的长度

int getLengthQueue ( queue_t * p )
{
//按道理 ,rear 值肯定大于 front
//方法一
if ( p -> rear >= p -> front )
return p -> rear - p -> front ;
else // rear < front 按道理 rear 肯定大于 front 为什么 rear < front, 因为 %N, 所以 +N, 还原
rear的值
return ( p -> rear + N ) - p -> front ;
//方法二
//return (p->rear + N - p->front) % N;
}
结语
以上就是队列的基本使用，本次代码分享到此结束，后续还会分享数据结构知识。
最后的最后，还请大家点点赞，点点关注，谢谢大家！