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C语言中的队列是什么？

147 2024-07-12

C语言中的队列是什么？

c 中的队列是遵循先进先出（fifo）原则的基本数据结构。这意味着添加到队列中的第一个元素将是第一个被删除的元素。队列在计算机科学中广泛用于各种应用，例如任务调度、图中的广度优先搜索和缓冲数据流。

定义及基本操作

队列通常支持以下主要操作：

1.排队：

将一个元素添加到队列末尾。

2.出队：

从队列前面删除一个元素。

3.偷看/正面：

检索但不删除队列的前面元素。

4.为空：

检查队列是否为空。

5.已满：

检查队列是否已满（适用于固定大小队列实现）。

队列的类型

有多种类型的队列，每种类型适合不同的用例：

1.线性队列：

最基本的形式，元素在后面添加，前面删除。

2.循环队列：

线性队列的更高效版本，其中最后一个位置连接回第一个位置以形成一个循环。这有助于更有效地利用存储。

3.优先队列：

元素添加时具有优先级，并根据优先级而不是到达顺序出列。

4.双端队列（deque）：

允许从两端插入和删除元素。

c中队列的实现

队列可以使用数组或链表在 c 中实现。以下是基本实现：

基于数组的实现

这种方法使用固定大小的数组来存储元素。这是一个简单的实现：

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

#define max 100

typedef struct {
    int data[max];
    int front;
    int rear;
} queue;

void initializequeue(queue *q) {
    q->front = -1;
    q->rear = -1;
}

int isfull(queue *q) {
    return q->rear == max - 1;
}

int isempty(queue *q) {
    return q->front == -1 || q->front > q->rear;
}

void enqueue(queue *q, int value) {
    if (isfull(q)) {
        printf("queue is fulln");
        return;
    }
    if (q->front == -1) q->front = 0;
    q->data[++q->rear] = value;
}

int dequeue(queue *q) {
    if (isempty(q)) {
        printf("queue is emptyn");
        return -1;
    }
    return q->data[q->front++];
}

int peek(queue *q) {
    if (isempty(q)) {
        printf("queue is emptyn");
        return -1;
    }
    return q->data[q->front];
}

int main() {
    queue q;
    initializequeue(&q);

    enqueue(&q, 10);
    enqueue(&q, 20);
    enqueue(&q, 30);

    printf("front element is %dn", peek(&q));

    printf("removed %dn", dequeue(&q));
    printf("front element is %dn", peek(&q));

    return 0;
}

基于链表的实现

这种方法使用在内存中动态分配的节点。这是一个实现：

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

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

typedef struct {
    Node *front;
    Node *rear;
} Queue;

void initializeQueue(Queue *q) {
    q->front = NULL;
    q->rear = NULL;
}

int isEmpty(Queue *q) {
    return q->front == NULL;
}

void enqueue(Queue *q, int value) {
    Node *newNode = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    newNode->data = value;
    newNode->next = NULL;
    if (q->rear == NULL) {
        q->front = q->rear = newNode;
        return;
    }
    q->rear->next = newNode;
    q->rear = newNode;
}

int dequeue(Queue *q) {
    if (isEmpty(q)) {
        printf("Queue is emptyn");
        return -1;
    }
    Node *temp = q->front;
    int data = temp->data;
    q->front = q->front->next;
    if (q->front == NULL) q->rear = NULL;
    free(temp);
    return data;
}

int peek(Queue *q) {
    if (isEmpty(q)) {
        printf("Queue is emptyn");
        return -1;
    }
    return q->front->data;
}

int main() {
    Queue q;
    initializeQueue(&q);

    enqueue(&q, 10);
    enqueue(&q, 20);
    enqueue(&q, 30);

    printf("Front element is %dn", peek(&q));

    printf("Removed %dn", dequeue(&q));
    printf("Front element is %dn", peek(&q));

    return 0;
}