数据结构之循环队列C语言实现（详细）[通俗易懂]

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

队列的一些说明

队列的定义

队列，一种特殊的线性表

特点：只允许在一端输入，在另一端输出。输入端称为队尾，输出端称为队头

因此，队列，又称为先进先出表（FIFO），类似于生活中的排队，先来的排在前头，后来的排在后头，一个一个办理业务。

队列有两种，一种叫做循环队列（顺序队列），另一种叫做链式队列。

这一篇讲的是循环队列，链式队列在另外一篇文章中

链式队列讲解与C++实现

循环数组

循环队列使用的是数组，但是这个数组比较特别，为循环数组。为什么要使用循环数组呢？

可以想象一下，假如我们使用通常的数组。

那么在使用过程中，我们是从后面加入数据，从前面移除数据。那么随着出队和入队的进行，数组会整体向右平移，因为数组前面的元素因为出队变成了空白，变得不可使用。造成空间的浪费。

如果每出队一次，都将数组向左平移一次，又会很麻烦，造成时间上的浪费。综上，我们使用循环队列，就是将队首和队尾黏在一起。类似于一个⚪；

那么知道了循环数组后，我们应该考虑下，队首和队尾怎么放置，才能使我们循环队列能够使用。

不同的队首和队尾的初始化，将导致我们判断队列是否已满以及队列是否为空的方法的不同。

（1）front（队首）和rear（队尾）初始化均为0。那么，在这种情况下，front会永远指向队首元素，而rear会指向队尾元素的下一格。
（2）front（队首）和rear（队尾）错开。比如 front 初始为0，rear初始为5。在这种情况下front会永远指向队首元素，rear会永远指向队尾元素。

因此，在判断队列是否已满与非空时，初始化不同，判断方式不同。或者干脆就不用front与rear的位置来判断队列是否已满与非空。多加一个参数Size，表示队列的现有容积也行。

另外，如何在代码实现过程中将正常数组变成循环数组呢？

很简单，取余即可

C语言实现循环队列

定义结构体

struct Queue{ 
    //结构体 
 int *data;   
 int capacity; //最大容积 
 int front;  //表头 
 int rear;  //表尾 
 //int size; //size表示队列的现有容量， 
};

队列的初始化

void init(struct Queue *pq,int capacity){ 
    //队列的初始化 
 pq->capacity=capacity;
 pq->data=(int*)malloc(sizeof(int)*(capacity+1));
 pq->front = 0;  //初始化的不同，会导致后面判断队列是否为空以及是否已满的不同 
 pq->rear = 0;
}

判断队列是否已满

int isFull(const struct Queue *pq){ 
     //判断队列是否已满
 if((pq->rear + 1)%(pq->capacity+1) == pq->front) return 1;
 else return 0;
}

判断队列是否为空

int isEmpty(const struct Queue *pq){ 
    //判断是否为空 
 return pq->front == pq->rear;
}

入队操作，x表示插入的元素

int enQueue(struct Queue *pq,int x){ 
    //入队操作 
 if(isFull(pq)) return 0;
 else{ 
   
  pq->data[pq->rear] = x;
  pq->rear = (pq->rear+1) % (pq->capacity+1);
  return 1;  //成功返回1，失败返回0 
 } 
}

出队操作，同时返回出队的值给px

int deQueue(struct Queue *pq,int *px){ 
     //出队操作 
 if(isEmpty(pq)) return 0;
 else { 
   
  *px = pq->data[pq->front];
  pq->front = (pq->front+1) % (pq->capacity+1);
  return 1;  //成功返回1，失败返回0 
 }
}

完整代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
//循环队列 
struct Queue{ 
    //结构体 
 int *data;   
 int capacity; //最大容积 
 int front;  //表头 
 int rear;  //表尾 
 //int size; //size表示队列的现有容量， 
};

void init(struct Queue *pq,int capacity){ 
    //队列的初始化 
 pq->capacity=capacity;
 pq->data=(int*)malloc(sizeof(int)*(capacity+1));
 pq->front = 0;  //初始化的不同，会导致后面判断队列是否为空以及是否已满的不同 
 pq->rear = 0;
}

int isFull(const struct Queue *pq){ 
     //判断队列是否已满
 if((pq->rear + 1)%(pq->capacity+1) == pq->front) return 1;
 else return 0;
}

int isEmpty(const struct Queue *pq){ 
    //判断是否为空 
 return pq->front == pq->rear;
}

int enQueue(struct Queue *pq,int x){ 
    //入队操作 
 if(isFull(pq)) return 0;
 else{ 
   
  pq->data[pq->rear] = x;
  pq->rear = (pq->rear+1) % (pq->capacity+1);
  return 1;  //成功返回1，失败返回0 
 } 
}

int deQueue(struct Queue *pq,int *px){ 
     //出队操作 
 if(isEmpty(pq)) return 0;
 else { 
   
  *px = pq->data[pq->front];
  pq->front = (pq->front+1) % (pq->capacity+1);
  return 1;  //成功返回1，失败返回0 
 }
}

int main()
{ 
   
 struct Queue q; 
 init(&q,4);
 enQueue(&q,11);
 enQueue(&q,22);
 enQueue(&q,33);
 enQueue(&q,44);
 enQueue(&q,55);
 
 int x;
 deQueue(&q,&x);
 printf("%d\n",x);
  deQueue(&q,&x);
 printf("%d\n",x);
  deQueue(&q,&x);
 printf("%d\n",x);
  deQueue(&q,&x);
 printf("%d\n",x);
  deQueue(&q,&x);
 printf("%d\n",x);
}