数据结构-队列

队列的数组实现

在队列的数组结构中，包含一个数组 Queue[] 以及位置 Front 和 Rear 分别作为队列的两端，记录队列中元素个数的 Size。

struct QueueRecord
{
    int Capacity;
    int Front;
    int Rear;
    int Size;
    ElementType *Array;
};

队列的操作:

• 当一个元素 X 入队，Size++, Rear++, Queue[Rear] = X
• 当出队操作，返回值为 Queue[Front], Size--, Front++

为了避免 Rear 在数组末端而无法入队操作，队列采用循环数组(circular array)实现。如果 Front 或 Rear 增 1 使得超越了数组，就把值置为数组的第一个位置。入队、出队的操作过程如图所示。

通过循环数组实现队列的代码:

/* Queue.h */
#ifndef _Queue_H
#define _Queue_H
struct QueueRecord;
typedef struct QueueRecord *Queue;
typedef int ElementType;

int IsEmpty(Queue Q);
int IsFull(Queue Q);
Queue CreateQueue(int MaxElements);
void DisposeQueue(Queue Q);
void MakeEmpty(Queue Q);
void Enqueue(ElementType X, Queue Q);
ElementType Front(Queue Q);
void Dequeue(Queue Q);
ElementType FrontAndDequeue(Queue Q);

// Queue implementation is a dynamically allocated arry
#define MinQueueSize(S)

struct QueueRecord
{
    int Capacity;
    int Front;
    int Rear;
    int Size;
    ElementType *Array;
};

#endif

/* Queue.cpp */
#include "Queue.h"
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int IsEmpty(Queue Q)
{
    return Q->Size == 0;
}

int IsFull(Queue Q)
{
    return Q->Capacity == Q->Size;
}

Queue CreateQueue(int MaxElements)
{
    Queue Q;

    Q = (struct QueueRecord*)malloc(sizeof(struct QueueRecord));
    Q->Capacity = MaxElements;
    Q->Front = 0;
    Q->Rear = 0;
    Q->Size = 0;
}

// 构造空队列
void MakeEmpty(Queue Q)
{
    Q->Size = 0;
    Q->Front = 1;
    Q->Rear = 0;
}

static int Succ(int Value, Queue Q)
{
    if(++Value == Q->Capacity)  // 对尾 rear 达到数组尾端, 绕回到开头
        Value = 0;
    return Value;
}
void Enqueue(ElementType X, Queue Q)    // 入队操作
{
    if(IsFull(Q))
        printf("Full queue");
    else
    {
        Q->Size++;
        Q->Rear = Succ(Q->Rear, Q);
        Q->Array[Q->Rear] = X;
    }
}

ElementType Front(Queue Q)
{
    return Q->Array[Q->Front];
}

void Dequeue(Queue Q)
{
    free(Q);
}

ElementType FrontAndDequeue(Queue Q)
{
    ElementType front;
    if(IsEmpty(Q))
        printf("Full queue");
    else
    {
        front = Q->Array[Q->Front];
        Q->Front = Succ(Q->Front, Q);
        Q->Size--;
        return front;
    }
}

 参考：