从零开始学数据结构系列之第二章《队》

文章目录

队列简介
队列的特点
顺序队列
往期回顾

队列简介

队列只允许在队列头进行删除操作 ，在队列尾进行插入操作 ，当队列中没有元素时，称为空队列 。在队列中插入元素称为入队，从队列中删除元素称为出队 。因为队列只允许在尾端插入，在头端删除，所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除，即队列有 先进先出 的特点。

队列是一种操作受限的线性表，队列只允许在表的一端进行插入，在表的另一端进行删除。可进行插入的一段称为队尾，可进行删除的一端称为队头。
队列的主要特点就是先进先出。依照存储结构可分为：顺序队和链式队。

队列的特点

队列为一种特殊的线性表，
表的前端（front）进行删除操作，在表的后端（rear）进行插入操作，
进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头
队列中没有元素时，称为空队列。
队列的数据元素又称为队列元素
在队列中插入一个队列元素称为入队
从队列中删除一个队列元素称为出队
因为队列只允许在一端插入，在另一端删除，所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除，故队列又称为先进先出

顺序队列

即仅在队头进行删除在队尾进行插入，可用地址连续的存储单元依次存放队列中的数据，比如数组。队头和队尾的位置是变化的，所以要设置头、尾指针。

初始化时的头尾指针，均置为 0。当头尾指针相等时队列为空或者为满，在非空队列里，头指针始终指向队头元素，尾指针始终指向队尾元素的下一位置。

由队列的原理可以将头指针当做读操作，将尾指针当做写操作，即在尾端插入数据就是写入队列，在头端删除数据就是将队列中的数据读出，这样好理解点。

刚开始头指针和尾指针都在同一位置

当队列入队时，尾指针加一，头指针保持不变，a1入队，尾指针rear+1指向下一个地址空间 ，即尾指针始终指向队尾的下一地址，如a4入队后，尾指针rear+1 。

队列出队时，尾指针保持不变，头指针依次加1 ，由先进先出原则，a1先入队，则a1先被读走，然后front+1，指向了 a2，a2删除后，front+1指向了 a3。

a5删除后，头指针和尾指针的指向又相同相等了，即说明队列中的数据已经全部读走

在顺序队列中，当尾指针已经指向了队列的最后一个位置的下一位置时，如果再有元素入队，就会发生"溢出" ，此时队列中已经填满了数据，头指针还在开始位置。

顺序队列的 "假溢出" ：即队列的存储空间并未填满，却发生了溢出。

比如 rear 现在指向了最后一个位置的下一位置，按照上面所说此时队列已经被填满，如果再有元素入队，就会发生"溢出"，但这是在头指针没有移动的前提下，如果之前队列头也删除了一些元素，那么队列头指针经过n次的 +1 之后，会遗留下了很多空地址，但是顺序队列就会认为再有元素入队，就溢出，即出现 "假溢出" 现象，这是不合理的。

其实就是类似与尾插法，和栈的差别可以简单的理解为：

插入方式不同，一个类似与头插法，一个类似于尾插法
弹出方式的话，这两个其实差不多，基本可以用相同的方法实现

c 复制代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


typedef struct Node 
{
	int data;
	struct Node *next;
} Node;


Node* initQueue() 
{
	Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	node->data=0;
	node->next=NULL;
	return node;
}

/* 
	插入步骤，类似与尾插法
*/
void enQueue(Node* list, int data) 
{
	Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node));
	
	Node* head = list;
	node->data=data;

	while(list->next)list=list->next;
	node->next=list->next;
	list->next=node;

	head->data++;
}

/* 
	判断数据是否为空
*/
int isEmpty(Node* list) 
{
	if(list->data)
		return 1;
	else
		return 0;
}


/* 
	弹出数据，数据先进先出，后进后出
*/
int deQueue(Node* list) 
{
	int data;
	if(isEmpty(list))
	{
		Node* head = list;
		Node* node = list->next;
		data = node->data;
		list->next=node->next;
		free(node);
		head->data--;
		return data;
	}
	else
		return EOF;
}


void printQueue(Node* Q)
{
	Node* node = Q -> next;
    while (node) 
	{
        printf("%d -> ", node -> data);
        node = node -> next;
    }
    printf("NULL\n");
}


int main() 
{
	Node* Q = initQueue();
    enQueue(Q, 1);
    enQueue(Q, 2);
    enQueue(Q, 3);
    enQueue(Q, 4);
    printQueue(Q);
    printf("dequeue = %d\n", deQueue(Q));
    printf("dequeue = %d\n", deQueue(Q));
    printQueue(Q);
    return 0;
}

往期回顾

1.【第一章】《线性表与顺序表》
2.【第一章】《单链表》
3.【第一章】《单链表的介绍》
4.【第一章】《单链表的基本操作》
5.【第一章】《单链表循环》
6.【第一章】《双链表》
7.【第一章】《双链表循环》
8.【第二章】《栈》