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c 中的队列是遵循先进先出（fifo）原则的基本数据结构。这意味着添加到队列中的第一个元素将是第一个被删除的元素。队列在计算机科学中广泛用于各种应用，例如任务调度、图中的广度优先搜索和缓冲数据流。
定义及基本操作
队列通常支持以下主要操作：
1.排队：
将一个元素添加到队列末尾。
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2.出队：
从队列前面删除一个元素。
3.偷看/正面：
检索但不删除队列的前面元素。
4.为空：
检查队列是否为空。
5.已满：
检查队列是否已满（适用于固定大小队列实现）。
队列的类型
有多种类型的队列，每种类型适合不同的用例：
1.线性队列：
最基本的形式，元素在后面添加，前面删除。
2.循环队列：
线性队列的更高效版本，其中最后一个位置连接回第一个位置以形成一个循环。这有助于更有效地利用存储。
3.优先队列：
元素添加时具有优先级，并根据优先级而不是到达顺序出列。
4.双端队列（deque）：
允许从两端插入和删除元素。
c中队列的实现
队列可以使用数组或链表在 c 中实现。以下是基本实现：
基于数组的实现
这种方法使用固定大小的数组来存储元素。这是一个简单的实现：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define max 100
<a style="color:#f60; text-decoration:underline;" href="https://www.php.cn/zt/58423.html" target="_blank">typedef</a> struct {
int data[max];
int front;
int rear;
} queue;
void initializequeue(queue *q) {
q->front = -1;
q->rear = -1;
}
int isfull(queue *q) {
return q->rear == max - 1;
}
int isempty(queue *q) {
return q->front == -1 || q->front > q->rear;
}
void enqueue(queue *q, int value) {
if (isfull(q)) {
printf("queue is fulln");
return;
}
if (q->front == -1) q->front = 0;
q->data[++q->rear] = value;
}
int dequeue(queue *q) {
if (isempty(q)) {
printf("queue is emptyn");
return -1;
}
return q->data[q->front++];
}
int peek(queue *q) {
if (isempty(q)) {
printf("queue is emptyn");
return -1;
}
return q->data[q->front];
}
int main() {
queue q;
initializequeue(&q);
enqueue(&q, 10);
enqueue(&q, 20);
enqueue(&q, 30);
printf("front element is %dn", peek(&q));
printf("removed %dn", dequeue(&q));
printf("front element is %dn", peek(&q));
return 0;
}
</stdlib.h></stdio.h>基于链表的实现
这种方法使用在内存中动态分配的节点。这是一个实现：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct Node {
int data;
struct Node *next;
} Node;
typedef struct {
Node *front;
Node *rear;
} Queue;
void initializeQueue(Queue *q) {
q->front = NULL;
q->rear = NULL;
}
int isEmpty(Queue *q) {
return q->front == NULL;
}
void enqueue(Queue *q, int value) {
Node *newNode = (Node *)malloc(sizeof(Node));
newNode->data = value;
newNode->next = NULL;
if (q->rear == NULL) {
q->front = q->rear = newNode;
return;
}
q->rear->next = newNode;
q->rear = newNode;
}
int dequeue(Queue *q) {
if (isEmpty(q)) {
printf("Queue is emptyn");
return -1;
}
Node *temp = q->front;
int data = temp->data;
q->front = q->front->next;
if (q->front == NULL) q->rear = NULL;
free(temp);
return data;
}
int peek(Queue *q) {
if (isEmpty(q)) {
printf("Queue is emptyn");
return -1;
}
return q->front->data;
}
int main() {
Queue q;
initializeQueue(&q);
enqueue(&q, 10);
enqueue(&q, 20);
enqueue(&q, 30);
printf("Front element is %dn", peek(&q));
printf("Removed %dn", dequeue(&q));
printf("Front element is %dn", peek(&q));
return 0;
}
</stdlib.h></stdio.h>的优点和缺点
优点：
订单：
在处理元素时保持元素的顺序。公平性：
确保每个元素按照添加的顺序进行处理。简单：
易于实施和理解。
缺点：
固定大小（基于数组）：
需要预定义大小，这可能会导致空间使用效率低下或溢出。内存管理（基于链表）：
动态分配需要仔细的内存管理以避免泄漏。
应用领域
队列用于各种场景，例如：
1.任务安排：
在操作系统中，c 中的队列用于管理 cpu 中的任务。
数据流：缓冲数据以不同速率到达的数据流。
2.广度优先搜索：
在图算法中，队列有助于遍历级别。
总之，队列是 c 编程中至关重要的数据结构，提供了一种以结构化且高效的方式管理数据的方法。了解它们的实现和应用对于有效解决软件开发中的问题至关重要。
