队列的表示和实现

队列（queue），是先进先出（FIFO, First-In-First-Out）的线性表。在具体应用中通常用链表或者数组来实现。队列只允许在后端（称为rear）进行插入操作，在前端（称为front）进行删除操作。

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队列的操作方式和堆栈类似，唯一的区别在于队列只允许新数据在后端进行添加。

单链队列

单链队列使用链表作为基本数据结果，所以不存在伪溢出的问题，队列长度也没有限制。但插入和读取的时间代价较高

/* 单链队列——队列的链式存储结构 */
typedef struct QNode
{
QElemType data;
struct QNode *next;
}QNode,*QueuePtr;

typedef struct
{
QueuePtr front,rear; /* 队头、队尾指针 */
}LinkQueue;

/* 链队列的基本操作(9个) */
void InitQueue(LinkQueue *Q)
{ /* 构造一个空队列Q */
Q->front=Q->rear=malloc(sizeof(QNode));
if(!Q->front)
exit(OVERFLOW);
Q->front->next=NULL;
}

void DestroyQueue(LinkQueue *Q)
{ /* 销毁队列Q(无论空否均可) */
while(Q->front)
{
Q->rear=Q->front->next;
free(Q->front);
Q->front=Q->rear;
}
}

void ClearQueue(LinkQueue *Q)
{ /* 将Q清为空队列 */
QueuePtr p,q;
Q->rear=Q->front;
p=Q->front->next;
Q->front->next=NULL;
while(p)
{
q=p;
p=p->next;
free(q);
}
}

Status QueueEmpty(LinkQueue Q)
{ /* 若Q为空队列，则返回TRUE，否则返回FALSE */
if(Q.front->next==NULL)
return TRUE;
else
return FALSE;
}

int QueueLength(LinkQueue Q)
{ /* 求队列的长度 */
int i=0;
QueuePtr p;
p=Q.front;
while(Q.rear!=p)
{
i++;
p=p->next;
}
return i;
}

Status GetHead_Q(LinkQueue Q,QElemType *e)
{ /* 若队列不空，则用e返回Q的队头元素，并返回OK，否则返回ERROR */
QueuePtr p;
if(Q.front==Q.rear)
return ERROR;
p=Q.front->next;
*e=p->data;
return OK;
}

void EnQueue(LinkQueue *Q,QElemType e)
{ /* 插入元素e为Q的新的队尾元素 */
QueuePtr p= (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
if(!p) /* 存储分配失败 */
exit(OVERFLOW);
p->data=e;
p->next=NULL;
Q->rear->next=p;
Q->rear=p;
}

Status DeQueue(LinkQueue *Q,QElemType *e)
{ /* 若队列不空，删除Q的队头元素，用e返回其值，并返回OK，否则返回ERROR */
QueuePtr p;
if(Q->front==Q->rear)
return ERROR;
p=Q->front; /* 指向头结点 */
*e=p->data;
Q->front=p->next; /* 摘下头节点 */
if(Q->rear==p)
Q->rear=Q->front;
free(p);
return OK;
}

void QueueTraverse(LinkQueue Q,void(*vi)(QElemType))
{ /* 从队头到队尾依次对队列Q中每个元素调用函数vi() */
QueuePtr p;
p=Q.front->next;
while(p)
{
vi(p->data);
p=p->next;
}
printf("\n");
}

循环队列

循环队列可以更简单防止伪溢出的发生，但队列大小是固定的。

/* 队列的顺序存储结构(循环队列) */
#define MAX_QSIZE 5 /* 最大队列长度+1 */
typedef struct
{
QElemType *base; /* 初始化的动态分配存储空间 */
int front; /* 头指针，若队列不空，指向队列头元素 */
int rear; /* 尾指针，若队列不空，指向队列尾元素的下一个位置 */
}SqQueue;

/* 循环队列的基本操作(9个) */
void InitQueue(SqQueue *Q)
{ /* 构造一个空队列Q */
Q->base=malloc(MAX_QSIZE*sizeof(QElemType));
if(!Q->base) /* 存储分配失败 */
exit(OVERFLOW);
Q->front=Q->rear=0;
}

void DestroyQueue(SqQueue *Q)
{ /* 销毁队列Q，Q不再存在 */
if(Q->base)
free(Q->base);
Q->base=NULL;
Q->front=Q->rear=0;
}

void ClearQueue(SqQueue *Q)
{ /* 将Q清为空队列 */
Q->front=Q->rear=0;
}

Status QueueEmpty(SqQueue Q)
{ /* 若队列Q为空队列，则返回TRUE；否则返回FALSE */
if(Q.front==Q.rear) /* 队列空的标志 */
return TRUE;
else
return FALSE;
}

int QueueLength(SqQueue Q)
{ /* 返回Q的元素个数，即队列的长度 */
return(Q.rear-Q.front+MAX_QSIZE)%MAX_QSIZE;
}

Status GetHead(SqQueue Q,QElemType *e)
{ /* 若队列不空，则用e返回Q的队头元素，并返回OK；否则返回ERROR */
if(Q.front==Q.rear) /* 队列空 */
return ERROR;
*e=Q.base[Q.front];
return OK;
}

Status EnQueue(SqQueue *Q,QElemType e)
{ /* 插入元素e为Q的新的队尾元素 */
if((Q->rear+1)%MAX_QSIZE==Q->front) /* 队列满 */
return ERROR;
Q->base[Q->rear]=e;
Q->rear=(Q->rear+1)%MAX_QSIZE;
return OK;
}

Status DeQueue(SqQueue *Q,QElemType *e)
{ /* 若队列不空，则删除Q的队头元素，用e返回其值，并返回OK；否则返回ERROR */
if(Q->front==Q->rear) /* 队列空 */
return ERROR;
*e=Q->base[Q->front];
Q->front=(Q->front+1)%MAX_QSIZE;
return OK;
}

void QueueTraverse(SqQueue Q,void(*vi)(QElemType))
{ /* 从队头到队尾依次对队列Q中每个元素调用函数vi() */
int i;
i=Q.front;
while(i!=Q.rear)
{
vi(Q.base[i]);
i=(i+1)%MAX_QSIZE;
}
printf("\n");
}