数据结构（三）队列

1.队列的概念
只允许在一端插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表；进行插入操作的一端称为队尾（入队列），进行删除操作的一端称为队头（出队列）；队列具有先进先出（FIFO）的特性。

顺序存储就是用数组实现，比如有一个ｎ个元素的队列，数组下标0的一端是队头，入队操作就是通过数组下标一个个顺序追加，不需要移动元素，但是如果删除队头元素，后面的元素就要往前移动，对应的时间复杂度就是O(n)，性能自然不高。

2.队列的API

jdk1.5中的阻塞队列的操作如下：

add 增加一个元索如果队列已满，则抛出一个IIIegaISlabEepeplian异常
remove 移除并返回队列头部的元素如果队列为空，则抛出一个NoSuchElementException异常
element 返回队列头部的元素如果队列为空，则抛出一个NoSuchElementException异常
offer 添加一个元素并返回true 如果队列已满，则返回false
poll 移除并返问队列头部的元素如果队列为空，则返回null
peek 返回队列头部的元素如果队列为空，则返回null
put 添加一个元素如果队列满，则阻塞
take 移除并返回队列头部的元素如果队列为空，则阻塞

3.队列的逻辑

3.1 正常的一个顺序队列：

数据结构（三）队列

队列的特性：先进先出，进入队列从左边进入，从右边出队列，所以A先进也是A先出

3.2 循环队列

循环公式 tail=(tail+1)%array.Length;

什么是循环队列呢？就是有两个指针，front指向队头，rear指向对尾元素的下一个位置，元素出队时front往后移动，如果到了对尾则转到头部，同理入队时rear后移，如果到了对尾则转到头部，这样通过下标front出队时，就不需要移动元素了。

数据结构（三）队列

队列为空时，front和rear相等，那队列什么时候判断为满呢？按照循环操作rear依次后移，然后再从头开始，也是出现rear和front相等时，队列满。这样跟队列空的情况就相同了，为了区分这种情况，规定数组还有一个空闲单元时，就表示队列已满，因为rear 可能在front后面，也可能循环到front前面，所以队列满的条件就变成了(rear+1)%maxsize = front ,同时队列元素个数的计算就是(rear -front+maxsize)%maxsize。

队列的链式表示和实现（简称为“链队列”）

队列的链式存储是在链表的基础上，按照“先进先出”的原则操作数据元素。

例如，将队列（A，B，C，D，E）依次入队，然后再依次出队。

代码实现：（C语言）

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

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

QNode *initQueue()
{
    QNode *queue = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
    queue->next = NULL;
    return queue;
}

QNode *enQueue(QNode *rear, int data)
{
    QNode *enElem = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
    enElem->data = data;
    enElem->next = NULL;
    //使用尾插法向链队列中添加数据元素
    rear->next = enElem;
    rear = enElem;
    return rear;
}

void DeQueue(QNode *front, QNode *rear)
{
    if (front->next == NULL) 
　　 {
        printf("队列为空");
        return ;
    }
    QNode *p = front->next;
    printf("%s", p->data);
    front->next = p->next;
    if (rear == p) 
　　 {
        rear = front;
    }
    free(p);
}

int main() 
{
    QNode *queue, *front, *rear;
    queue = front = rear = initQueue();　　//创建头结点
    //向链队列中添加结点，使用尾插法添加的同时，队尾指针需要指向链表的最后一个元素
    rear = enQueue(rear, A);
    rear = enQueue(rear, B);
    rear = enQueue(rear, C);
    rear = enQueue(rear, D);
    rear = enQueue(rear, E);
    //入队完成，所有数据元素开始出队列
    DeQueue(front, rear);
    DeQueue(front, rear);
    DeQueue(front, rear);
    DeQueue(front, rear);
    DeQueue(front, rear);
    DeQueue(front, rear);
    
　　return 0;
}

运行结果：

ABCDE队列为空