数据结构中的链队列（2017-1-4）

队列具有先进先出的特点：在队头删除数据（出队），在队尾插入数据（进队）；

什么是设计队列？它有什么独特的特点？

1. 离散事件的模拟（模拟离散事件的先后顺序，如CPU中的指令译码队列）
2. 操作系统中的作业调度（一个CPU操作多个作业）
3. 简化程序设计

队列的基本操作：

1. 构建一个空队列(InitQueue(Q));
2. 判断队列是否为空(QueueEmpty(Q));
3. 求队列的长度（QueueLength(Q)）;
4. 返回队列的队头元素，不改变队列的状态（GetQueueHead(Q)）;
5. 插入元素x作为Q的新的队尾元素（EnQueue(Q,x)）;
6. 删除队列的队头元素DeQueue(Q);
7. 清除队列的所有元素（ClearQueue(Q)）;

链队列的定义：

为了操作方便，我们给链队列添加一个头结点（不存数据,即空结点），并令头指针指向头节点，尾指针指向真正的队尾元素结点。因此判断链队列为空的条件就是队头指针和队尾指针均指向头结点。

链表中结点的定义

typedef struct Qnode

{

　　datatype data;

　　struct Qnode *next;

}Qnode;

链队列类型定义：(头结点)

typedef struct 

{

　　Qnode *front;

　　Qnode *rear;

}LinkQueue;

 

（1）构建一个空队列

LinkQueue *InitQueue()

{

　　LinkQueue *p;

　　Qnode *q;

　　p=(LinkQueue*)malloc(sizeof(LinkQueue));//为队列头指针分配空间

　　q=(Qnode*)malloc(sizeof(Qnode));//为头结点分配空间

　　q->next=NULL;//置头结点的指针域为空

　　p->front=p->rear=q;//队首指针、队尾指针均指向头结点

　　return p;

}

（2）取队头元素

datatype GetQueueHead(LinkQueue *Q)

{

　　if(Q->front==Q->rear)//判断队列是否为空

　　{

　　　　printf(" 链表队列为空");

　　　　return FALSE;

　　}

　　return Q->front->next->data;

}

(3)入队

void EnQueue(LinkQueue *Q,datatype x)

{

　　Qnode *p;

　　p=(Qnode)malloc(sizeof(Qnode));//开辟空间

　　p->data=x;//x赋值给p里面的data

　　p->next=NULL;//next指向空

　　Q->rear->next=p;//将值为x的元素入队(Q->rear指向的是队列的最后一个元素，所以这句话的意思就是队尾的最后一个元素的尾指针指向p)

　　Q->rear=p;//修改队尾指针的指向位置

}

(4) 出队

datatype DeQueue(LinkQueue *Q)

{

　　Qnode *p;

　　datatype x;

　　if(Q->front==Q->rear)//判断队列为空

　　{

　　　　printf("队列为空，无法删除元素");

　　　　return FALSE;

　　}

　　p=Q->front->next;//p指向队列头结点

　　x=p->data;//取出队列的头结点数据

　　Q->front->next=p->next;//删除头结点

　　if(Q->rear==p)//判断该链表队列中是否只有这一个元素

　　　　Q->front=Q->rear;

　　free(p);

　　return x;　　

}

注意：在删除队头元素的时候，仅仅需要修改结点中的指针，但当队列中最后一个元素被删除后，队尾指针也会丢失，因此需要对队尾指针重新赋值。

队列产出溢出：

队列的“上溢”：队列空间已满，而继续往队列中插入元素，就会使数组越界而导致程序代码被破坏，称为“上溢”
顺序队列的“假溢”：由于头尾指针都不断前移，超出向量空间。这时整个向量空间及队列是空的却产生了"上溢"现象。 
为了克服"假溢"现象引入循环向量的概念，是把向量空间形成一个头尾相接的环形，这时队列称循环队列。 
判定循环队列是空还是满，方法有三种：
·一种是另设一个布尔变量来判断； 
·第二种是少用一个元素空间，入队时先测试（(rear+1)%m = front）? 满：空； 
·第三种就是用一个计数器记录队列中的元素的总数。