隊列：一種特殊的線性表，其特性就是先進先出（FIFO），即從一端進從另一端出

隊頭：允許刪除的一端 front

隊尾：允許插入的一端 rear

如下圖所示，出隊和入隊的流程：

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

可以發現，無論是出隊還是入隊，front指針 和 rear指針都會增加而不是減少，因此很容易造成溢出 和 空間浪費

因此隊列因為存在溢出問題所以日常的軟件很少使用隊列，那麽如何解決，先說說兩個概念：

假設最大的存儲空間是6

假溢出：front != 0 ,rear = M ，再有元素插入時發生溢出 稱為假溢出，存儲空間還有剩余，如上圖最後一張

真溢出：front = 0 ,rear = M, 再有元素插入時發生溢出 稱為真溢出，存儲空間已滿。

因此為了使得空間不被，因此需要允許假溢出行為，即像時鐘那樣超過最大值則從頭開始存儲。

所以可以 與 最大值 QUEUE_ MAX_SIZE 取余(mod) 來繼續從頭開始利用空間。

而真溢出會導致存儲值被破壞因此不能允許發生。如果找到滿足隊列滿了的條件就可以阻止真溢出行為。

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

如上圖，可以發現當隊列空和滿時，front == rear，因此為了判斷隊列是否真的滿了，有如下三種方法：

方法一：少用一個存儲單元

滿的條件為

   (rear + 1)%QUEUE_MAX_SIZE == front

空的條件為

   rear == front

方法二：標誌位

添加一個標誌位 tag = 0

當入隊成功 tag = 1，出隊成功 tag = 0

滿的條件為

  rear == front && tag = 1

空的條件為

  rear == front && tag = 0

方法三：計數器

添加一個計數器 count = 0

當入隊成功 count++ ，出隊成功 count0--

滿的條件為

  count > 0  && rear == front

空的條件為

 count == 0

下面是隊列的實現代碼，使用第一種方法防止溢出

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

#define OK 1
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define ERROR 0
#define OVERFLOW -2
#define QUEUE_MAX_LEN 1024

typedef int Status;
typedef int ElemType;

typedef struct{
  ElemType * base;   //基地址
  int front;         //頭偏移量
  int rear;          //尾偏移量
} sqQueue;

/***********初始化**********/
Status initQueue(sqQueue *Q){
  Q->base = (ElemType*)malloc(QUEUE_MAX_LEN * sizeof(ElemType));
  Q->front = Q->rear = 0;
  return OK;
}

/**********是否空**********/
Status isEmpty(sqQueue Q){
  if(Q.front == Q.rear)return TRUE;
  else return FALSE;
}

/**********是否滿**********/
Status isFull(sqQueue Q){
  if(Q.rear % QUEUE_MAX_LEN +1 == Q.front)return TRUE;
  else return FALSE;
}

/**********獲取長度**********/
Status getLength(sqQueue Q){
  return (Q.rear - Q.front + QUEUE_MAX_LEN) % QUEUE_MAX_LEN;
}

/*********獲取頭值**********/
Status getHead(sqQueue Q,ElemType *e){
  if(isEmpty(Q))return ERROR;
  *e = *(Q.base + Q.front);
  return OK;
}

/***********入隊**********/
Status enQueue(sqQueue *Q,ElemType e){
  if(isFull(*Q))return OVERFLOW;
  *( Q->base + Q->rear ) = e;
  Q->rear = (Q->rear + 1)%QUEUE_MAX_LEN;
  return OK;
}

/***********出隊**********/
Status deQueue(sqQueue *Q,ElemType *e){
  if(isEmpty(*Q))return OVERFLOW;
  *e = *(Q->base + Q->front);
  Q->front = (Q->front +1 )%QUEUE_MAX_LEN;
  return OK;
}

/***********打印隊列**********/
//事實上隊列是不能這麽用的
//這裏只是為了能看到先進先出的效果
/****************************/
Status printQueue(sqQueue Q){
  if(isEmpty(Q))
    printf("queue is empty\n");

  int len = getLength(Q);
 
  while(Q.rear - Q.front){
    printf("[%d] ",*(Q.base+Q.front));
    Q.front = (Q.front+1)%QUEUE_MAX_LEN;
  }

  printf("\n");
  return OK;
}

int main(){
  char sel;
  int val;

  sqQueue Q;
  initQueue(&Q);

  while(1){
    system("clear");
    printf("\n");
    printQueue(Q);
    printf("e = enQueue\nd = deQueue\n");
    printf("g = getHead\n");
    printf("plese enter your choose[e|d|g]:");
    sel = getchar();

    if(sel == ‘e‘){
      printf("[EnQueue]enter value:");
      scanf("%d",&val);
      enQueue(&Q,val);
    }

    else if(sel == ‘d‘){
      deQueue(&Q,&val);
      printf("[DeQueue]value is %d\n",val);
      sleep(1);
    }

    else if(sel == ‘g‘){
      getHead(Q,&val);
      printf("[HeadVal]value is %d\n",val);
      sleep(1);
    }
  }
  return 0;
}

 

運行結果

順序隊列代碼