一、數據結構中的隊列

介紹

隊列是一種特殊的線性表，特殊之處在于它只允許在表的前端（front）進行刪除操作，而在表的后端（rear）進行插入操作，和棧一樣，隊列是一種操作受限制的線性表。進行插入操作的端稱為隊尾，進行刪除操作的端稱為隊頭。隊列的數據元素又稱為隊列元素。在隊列中插入一個隊列元素稱為入隊，從隊列中刪除一個隊列元素稱為出隊。因為隊列只允許在一端插入，在另一端刪除，所以只有較早進入隊列的元素才能最先從隊列中刪除，故隊列又稱為先進先出（FIFO—first in first out）線性表。

應用

隊列的數組實現

隊列可以用數組Q[1…m]來存儲，數組的上界m即是隊列所容許的最大容量。在隊列的運算中需設兩個指針：head，隊頭指針，指向實際隊頭元素；tail，隊尾指針，指向實際隊尾元素的下一個位置。一般情況下，兩個指針的初值設為0，這時隊列為空，沒有元素。數組定義Q[1…10]。Q(i) i=3,4,5,6,7,8。頭指針head=2，尾指針tail=8。隊列中擁有的元素個數為:L=tail-head。現要讓排頭的元素出隊，則需將頭指針加1。即head=head+1這時頭指針向上移動一個位置，指向Q(3)，表示Q(3)已出隊。如果想讓一個新元素入隊，則需尾指針向上移動一個位置。即tail=tail+1這時Q(9)入隊。當隊尾已經處理在最上面時，即tail=10，如果還要執行入隊操作，則要發生”上溢”，但實際上隊列中還有三個空位置，所以這種溢出稱為”假溢出”。

隊列的鏈表實現

在隊列的形成過程中，可以利用線性鏈表的原理，來生成一個隊列。

基于鏈表的隊列，要動態創建和刪除節點，效率較低，但是可以動態增長。

隊列采用的FIFO(first in first out)，新元素（等待進入隊列的元素）總是被插入到鏈表的尾部，而讀取的時候總是從鏈表的頭部開始讀取。每次讀取一個元素，釋放一個元素。所謂的動態創建，動態釋放。因而也不存在溢出等問題。由于鏈表由結構體間接而成，遍歷也方便。

隊列的基本運算

（1）初始化隊列：Init_Queue(q) ，初始條件：隊q 不存在。操作結果：構造了一個空隊；

（2）入隊操作： In_Queue(q,x),初始條件： 隊q 存在。操作結果： 對已存在的隊列q，插入一個元素x 到隊尾，隊發生變化；

（3）出隊操作： Out_Queue(q,x)，初始條件: 隊q 存在且非空，操作結果： 刪除隊首元素，并返回其值，隊發生變化；

（4）讀隊頭元素：Front_Queue(q,x)，初始條件: 隊q 存在且非空，操作結果： 讀隊頭元素，并返回其值，隊不變；

（5）判隊空操作：Empty_Queue(q)，初始條件： 隊q 存在，操作結果： 若q 為空隊則返回為1，否則返回為0。

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二、隊列的特點

先進先出 First In First Out（FIFO）

InitQueue(&Q)：初始化隊列，構造一個空隊列Q。

DestroyQueue(&Q)：銷毀隊列。銷毀并釋放隊列Q所占用的內存空間。

EnQueue(&Q,x)：入隊，若隊列Q未滿，將x加入，使之成為新的隊尾。

DeQueue(&Q,&x)：出隊，若隊列Q非空，刪除隊頭元素，并用x返回。

GetHead(Q,&x)：讀隊頭元素，若隊列Q非空，則將隊頭元素賦值給x。

其他常用操作： QueueEmpty(Q)：判隊列空，若隊列Q為空返回true，否則返回false。