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如何使用C语言实现一个基于数组的队列

PHPz

Apr 26, 2023 am 09:13 AM

在编程中，队列是一种常用的数据结构，很多编程语言都有自带的队列实现，比如Java中的Queue和Python中的deque。然而，在C语言中，并没有现成的队列实现。因此，在C语言中，我们需要通过定义一个数组，并使用指针和其他技巧来实现队列。

在这篇文章中，我们将介绍如何使用C语言实现一个基于数组的队列。

定义一个队列结构体

我们可以通过定义一个队列结构体来实现队列的操作。这个队列结构体中包括队列的大小、头尾指针、元素数据等信息。

#define MAX_SIZE 100

typedef struct queue {
    int size;
    int front;
    int rear;
    int data[MAX_SIZE];
} Queue;

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在上面的代码中，我们定义了一个MAX_SIZE常量来表示队列的最大大小，并使用定义结构体的方式声明了一个名为Queue的队列。

其中，size代表队列的大小，front代表队列头指针，rear代表队列尾指针，data是存储元素的数组。

队列的初始化操作

在队列的实现中，需要先进行队列的初始化操作来保证队列的正确使用。

void init(Queue *q) {
    q->size = 0;
    q->front = 0;
    q->rear = -1;
}

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在上面的代码中，我们定义了一个初始化函数init，该函数接受指向队列结构体的指针q作为参数，并将队列的大小设置为0，头指针设置为0，尾指针设置为-1，表示队列为空。

元素入队操作

队列的入队操作就是将一个元素放置到队列的尾部，这里的实现方式是将元素添加到数组data的尾部，并更新rear指针的位置。

int enqueue(Queue *q, int value) {
    if(q->size == MAX_SIZE) {
        return 0;
    }
    q->rear++;
    q->data[q->rear] = value;
    q->size++;
    return 1;
}

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在上面的代码中，首先判断队列是否已经满了，如果满了就返回0表示插入失败，否则就将rear指针向后移动一位，将元素值赋值到data数组的尾部，并将队列大小加1，最后返回1表示插入成功。

元素出队操作

队列的出队操作就是将队列头部的元素取出，并更新front指针的位置。这里实现的思路是返回data中front位置的元素值，并将front指针向后移动一位，同时更新队列的大小。

int dequeue(Queue *q) {
    if(q->size == 0) {
        return -1;
    }
    int value = q->data[q->front];
    q->front++;
    q->size--;
    return value;
}

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在上面的代码中，首先判断队列是否为空，如果为空就返回-1表示队列为空，否则就返回data中front位置的元素值，并将front指针向后移动一位，队列大小减1，并返回元素值。

测试队列的实现

现在我们已经实现了队列的各种操作，下面我们来测试一下：

#include <stdio.h>

int main() {
    Queue myQueue;
    init(&myQueue);
    enqueue(&myQueue, 1);
    enqueue(&myQueue, 2);
    enqueue(&myQueue, 3);
    printf("%d\n", dequeue(&myQueue));
    printf("%d\n", dequeue(&myQueue));
    printf("%d\n", dequeue(&myQueue));
    return 0;
}

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在上面的测试代码中，我们首先定义了一个名为myQueue的队列，并使用init函数对其进行初始化。然后我们分别使用enqueue函数将数字1、2、3插入到队列中，并使用dequeue函数从队列中取出元素并输出到屏幕上。

这里的输出结果应该是：