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在我们的日常生活中，队列是一个非常常见的现象。无论是在商店结账，还是在公交站等车，我们都在使用队列。在计算机科学中，队列也是一个重要的数据结构，用于处理和组织数据。在这篇文章中，我们将详细探讨队列的定义、操作、以及如何用C语言实现队列。

一、队列的定义

队列（Queue）是一种特殊类型的线性数据结构，它遵循特定的操作规则，即遵循“先进先出”（FIFO，First-In-First-Out）原则。这意味着在队列中，首先加入的元素将会首先被移除，最后加入的元素将会最后被移除。

当我们想存入1时，先移动front（队头）然后再写入数据1，拿数据也是一样，但务必保证先移动rear（队尾），再拿出数据，否则将会错位导致出错。

二、顺序队列

1. 队列结构体定义

首先需要定义一个顺序队列，我们可以使用结构体来定义一个队列，它包含一个数组（用于存储队列的数据）和三个整数（用于表示队列长度、队首和队尾的位置）。


typedef int Datatype;

//队列的结构体定义
typedef struct Quene
{
	Datatype *q;	//用来存放队列的数据
	int size;		//队列的长度
	int front;		//队头
	int rear;		//队尾
}queue;

2. 初始化队列

接下来，我们需要初始化队列。在初始化时，我们将队首和队尾都设置为0，表示队列为空。

//初始化一个队列
queue *init_queue(int size)
{
	queue *que = malloc(sizeof(queue));
	if (que!=NULL)
	{
		que->q = calloc(size, sizeof(Datatype));
		que->size = size;
		que->front = 0;
		que->rear = 0;
	}
	return que;
}

3. 队空和队满

如果我们想要实现入队和出队操作，我们需要先考虑队列可能会溢出或下溢的情况，因此我们需要判断是否队空或队满。

//队空判断
bool isempty_queue(queue *q)
{
	return (q->rear == q->front);
}

//队满判断
bool isfull_queue(queue *q)
{
	return ((q->rear+1)%q->size == q->front);
}

4. 入队和出队

//入队
bool en_queue(queue *que, Datatype data)
{
	if (isfull_queue(que))
	{
		return false;
	}
	//先挪rear
	que->rear = (que->rear+1)%(que->size);
	//再入数据
	que->q[que->rear] = data;
	return true;
}

//出队
bool de_queue(queue *que, Datatype *data)
{
	if (isempty_queue(que))
	{
		return false;
	}
	//先挪front
	que->front = (que->front+1)%(que->size);
	//再取数据
	*data = que->q[que->front];
	return true;
}

队列是计算机科学中的一个基础概念，它在许多场景中都有应用，如操作系统的任务调度，网络的数据包处理等。理解队列的工作原理并能够实现队列，对于学习和理解计算机科学的其他概念是非常有帮助的。希望这篇文章能帮助你理解和实现队列。

下面是一个简单的顺序队列举例，实现：输入正整数，添加员工信息，入队，用这个正整数表示员工号；输入负整数，出队（队首），显示该员工的所有信息；否则就退出。

员工信息：工号、姓名、工资

完整源码：

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

#define SIZE 1024
typedef struct people
{
	int number;		//工号
	char name[20];	//姓名
	int money;		//工资
}Datatype;

//队列的结构体定义
typedef struct Quene
{
	Datatype *q;	//用来存放队列的数据
	int size;		//队列的长度
	int front;		//队头
	int rear;		//队尾
}queue;

//初始化一个队列
queue *init_queue(int size)
{
	queue *que = malloc(sizeof(queue));
	if (que!=NULL)
	{
		que->q = calloc(size, sizeof(Datatype));
		que->size = size;
		que->front = 0;
		que->rear = 0;
	}
	return que;
}

//队空判断
bool isempty_queue(queue *q)
{
	return (q->rear == q->front);
}

//队满判断
bool isfull_queue(queue *q)
{
	return ((q->rear+1)%q->size == q->front);
}

//入队
bool en_queue(queue *que, Datatype data)
{
	if (isfull_queue(que))
	{
		return false;
	}
	//先挪rear
	que->rear = (que->rear+1)%(que->size);
	//再入数据
	que->q[que->rear] = data;
	return true;
}

//出队
bool de_queue(queue *que, Datatype *data)
{
	if (isempty_queue(que))
	{
		return false;
	}
	//先挪front
	que->front = (que->front+1)%(que->size);
	//再取数据
	*data = que->q[que->front];
	return true;
}

// 添加信息
void init_info(Datatype *data,int n)
{
	data->number = n;
	printf("请输入工人信息\n");
	while(getchar() != '\n');
	printf("姓名：");
	scanf("%s", data->name);
	printf("工资：");
	scanf("%d", &data->money);
}

int main(int argc, char const *argv[]) {

    queue *q = init_queue(SIZE);
    int n;
    Datatype data;
    

    while (1) 
	{
		printf("请输入一个正整数或负数\n");
		scanf("%d", &n);
		
		if (n > 0){
			init_info(&data, n);
			en_queue(q, data);
			continue;
		}
		else if(n < 0){
			Datatype d;
			if (de_queue(q, &d)) {
				printf("工号：%d，姓名：%s，工资：%d\n", d.number, d.name, d.money);
			} else {
				printf("队列已空，无法出队。\n");
			}
		}
		else{
			return -1;
		}
	}
    free(q->q);
    free(q);

    return 0;
}

三、链式队列

链式队列（Linked Queue）是一种使用链表来实现的队列数据结构。与顺序队列不同，链式队列的元素并不直接存储在数组中，而是通过链表节点来连接。

并且由于使用链表实现，链式队列的大小可以根据需要动态分配和释放内存，避免了固定数组大小可能带来的限制。因此就没有是否队满问题。

1.结构体定义

typedef int Datatype;

typedef struct Node
{
	Datatype data;
	struct Node *next;
}node;

typedef struct List_queue
{
	node *rear;		//队尾指针
	node *front;	//队头指针
	int size;		//链式队列的长度(实际的元素的个数)
}L_q;

2.创建新节点和判断队空

//创建新节点
node *create_node(Datatype data)
{
	node *new = malloc(sizeof(node));
	if (new != NULL)
	{
		new->data = data;
		new->next = NULL;
	}
	return new;
}
//链式队列是否为空
bool isempty_list_queue(L_q *q)
{
	return (q->size == 0);
}

3.初始化队列

//初始化链式队列
L_q *init_list_queue()
{
	L_q *q = malloc(sizeof(L_q));
	if (q!=NULL)
	{
		q->rear = NULL;
		q->front = NULL;
		q->size = 0;
	}
	return q;
}

3.入队

入队操作在链表的末尾添加一个新节点，同时更新队尾指针。

//入队
bool en_list_queue(L_q *q, Datatype data)
{
	//先要将数据创建新节点
	node *new = create_node(data);
	if (new==NULL)
	{
		return false;
	}
	//如果是第一次入队，new节点既是队尾，也是队头
	if (isempty_list_queue(q))
	{
		q->rear = new;
		q->front = new;
	}
	else    //不是第一次入队
	{
		//先将尾部节点的next指向new节点
		q->rear->next = new;
		//尾部节点要变成新节点new
		q->rear = new;
	}
	//队的元素个数要+1
	q->size++;
	return true;
}

4.出队

出队操作移除链表的第一个节点，同时更新队头指针。

//出队
bool de_list_queue(L_q *q, Datatype *data)
{
	if (isempty_list_queue(q))
	{
		return false;
	}
	else if(q->size == 1)//只有一个数据的时候
	{
		q->rear = NULL;
	}
	//在链表不为空的情况下,先拿队头的数据
	*data = q->front->data;
	//将队头指向下一个节点
	q->front = q->front->next;
	//链式队列的元素个数-1
	q->size--;
	return true;
}

5.遍历

//遍历
void display(L_q *q)
{
	if (q->front == NULL)
	{
		return ;
	}
	node *p = q->front;
	while(p->next != NULL)
	{
		printf("%d ", p->data);
		p = p->next;
	}
	printf("%d\n", p->data);
}

简单示例：当我们输入正数时，入队并遍历整个队列；当我们输入负数时，出队一个元素，并再次遍历队列；输入0时退出。

int main(int argc, char const *argv[])
{
	L_q *q = init_list_queue();
	int num;
	Datatype data;
	while(1)
	{
		scanf("%d", &num);
		if(num > 0)
		{
			en_list_queue(q, num);	
			display(q);	
		}
		else if(num < 0)
		{
			de_list_queue(q, &data);
			display(q);	
		}
		else
		{
			break;
		}
	}
	return 0;
}