和栈相反,队列是一种先进先出的特殊线性表,它只允许在表的一段进行插入,而在另一端删除元素,这里需要注意,队列不允许在中间部位进行操作,队列通常有两种实现方式:顺序结构实现、链式结构实现。
队列有下面几个操作:
InitQueue() ——初始化队列
EnQueue() ——进队列
DeQueue() ——出队列
IsQueueEmpty()——判断队列是否为空
IsQueueFull() ——判断队列是否已满
顺序结构实现如下:

对于顺序队列,入队的新元素是在线性表的最后,时间复杂度O(1),出队时需要将后续的所有元素向前移动,时间复杂度时O(n),那么如何使它的时间复杂度降低到O(1)呢?
定义front使其始终代表头的下标
出队时将对头元素返回,且front++
定义rear使其始终代表队尾下一个元素的下标
入队时将新元素插入,且rear++
顺序队列的关键状态
初始状态:length == 0 , front == 0 , rear == 0;
空队列状态:length == 0 , front == rear;
满队列状态:length == capacity , front == rear;
循环使用队列中的空间
入列:rear = (rear + 1)%capacity;
出列:front = (front + 1)%capacity;
小结:优化的顺序队列利用顺序空间提高出列操作的效率。
链式结构如下:

对于链式队列,入队的新元素是在线性表的最后,时间复杂度O(n),出队时需要将后续的所有元素向前移动,时间复杂度时O(1),那么如何使它的时间复杂度降低到O(1)呢?
定义rear指针始终向链表中的最后一个元素
入队时将新元素通过rear插入队尾,且将rear指向新元素
链式队列的关键状态
空队列状态:front == NULL , rear == NULL;
关键操作
入队:
rear -> next = node;
rear = node;
node -> next = NULL;
出列:
front = front -> next;
小结:优化的链式队列定义rear指针向队尾元素提高出列操作的效率。
但是这样的话,空间利用率不高,所以最后再介绍一种队列:循环队列。为充分利用向量空间,克服"假溢出"现象的方法是:将向量空间想象为一个首尾相接的圆环,如下图: 
这里需要注意的是,循环队列中,由于入队时尾指针向前追赶头指针;出队时头指针向前追赶尾指针,造成队空和队满时头尾指针均相等。因此,无法通过条件front==rear来判别队列是"空"还是"满"。在C语言中不能够用动态分配的一位数组来实现循环队列,如果用户的应用程序中设有循环队列的话,则必须为它设定一个最长队列长度;若用户无法预估所用队里的最大长度,则应该采用链式队列。具体实现代码如下:
typedef struct //点实体结构{char name[10];char id[8];float x,y,z;}Point;typedef struct //循环列表结构{Point *base;int front;int rear;}SqQueue;int initQueue(SqQueue *Q);int isEmpty(SqQueue *Q);int isFull(SqQueue *Q);int enQueue(SqQueue *Q,Point e);int deQueue(SqQueue *Q,Point *e);int main(void){char choice;Point temp;SqQueue *Q = (SqQueue *)malloc(sizeof(SqQueue)); //声明队列initQueue(Q); //构造队列printf("请选择操作:\n""a:入队 b:出队 q:退出\n");while(scanf("%c", &choice) == 1){//元素入队if(choice == 'a'){printf("请输入点名:\n");scanf("%s", &temp.name);printf("请输入点号:\n");scanf("%s", &temp.id);printf("请输入x坐标:\n");scanf("%f", &temp.x);printf("请输入y坐标:\n");scanf("%f", &temp.y);printf("请输入z坐标:\n");scanf("%f", &temp.z);enQueue(Q, temp); //插入元素到队尾fflush(stdin); //清空输入缓存printf("请选择操作:\n""a:入队 b:出队 q:退出\n");}//元素出队else if(choice == 'b'){//删除失败的情况if(deQueue(Q, &temp) == -1){fflush(stdin); //清空输入缓存printf("请选择操作:\n""a:入队 b:出队 q:退出\n");continue;}printf("删除的节点的信息为:\n""点名:%s\n""点号:%s\n""x坐标:%.2f\n""y坐标:%.2f\n""z坐标:%.2f\n",temp.name, temp.id, temp.x, temp.y, temp.z);fflush(stdin); //清空输入缓存printf("请选择操作:\n""a:入队 b:出队 q:退出\n");}//退出else if(choice == 'q')break;//输入错误else{fflush(stdin); //清空输入缓存printf("输入错误,输入应该为‘a’或‘b’或‘q’!\n""请选择操作:\n""a:入队 b:出队 q:退出\n");}}free(Q->base);free(Q);printf("Done!\n");return 0;}//构造一个空队列int initQueue(SqQueue *Q){Q->base=(Point *)malloc(MAXSIZE * sizeof(Point));if(!Q->base){printf("分配空间错误,初始化失败!\n");return -1;}Q->front = Q->rear = 0;printf("队列初始化成功!\n");return 0;}//判断队列是否为空int isEmpty(SqQueue *Q){if(Q->front == Q->rear)return 1;elsereturn 0;}//判断队列是否为满int isFull(SqQueue *Q){if(Q->front == (Q->rear + 1) % MAXSIZE)return 1;elsereturn 0;}//插入元素e为Q的新队尾元素int enQueue(SqQueue *Q,Point e){if(isFull(Q)){printf("队列已满,插入失败!\n");return -1;}Q->base[Q->rear] = e;Q->rear = (Q->rear + 1) % MAXSIZE;printf("插入成功!\n");return 0 ;}//删除Q的队头元素,用e返回其值int deQueue(SqQueue *Q,Point *e){if(isEmpty(Q)){printf("队列为空,删除失败!\n");return -1;}*e = Q->base[Q->front];Q->front = (Q->front + 1) % MAXSIZE;printf("删除成功!\n");return 0;}XHqueue
我用Dev-C++的环境编译之后的结果如下,这里我任意输入了几个例子,以供大家体会:


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