佇列的簡介

和棧相反，佇列（queue）是一種先進先出（簡稱FIFO）的線性表。它只允許在表的一端進行插入，而在另一端刪除元素。

舉個我們生活中最最常見的例子：銀行排隊（不管什麼排隊），當我們去銀行辦理業務的時候，我們要按照先來後到的規矩，先來的人先處理後面的人候著，先來的人處理完了之後先走…..
根據上面的例子大家應該可以很清楚的理解佇列是什麼了，再來看個示意圖

和線性表類似，佇列也有兩種儲存表示
用連結串列表示的佇列稱為鏈佇列、還有一個迴圈佇列在下一篇部落格講。一個鏈佇列顯然需要兩個分別指向隊頭和隊尾的指標（分別稱為頭指標和尾指標）才能唯一確定。這裡，和線性表的單鏈表一樣，為了操作方便起見，我們也給鏈佇列新增一個頭結點，並令頭結點指標指向頭結點，由此。空的鏈佇列的判決條件為頭指標和尾指標均指向頭結點。
鏈佇列的操作即是單鏈表的插入和刪除操作的特殊情況。只需修改頭尾指標即可，下面的程式實現和演示了，佇列的構造、銷燬、清空佇列、銷燬佇列、判斷佇列是否為空、獲得佇列長度、獲得隊頭、入佇列、出佇列、顯示佇列等功能。

/*********************************************************
-  Copyright (C): 2016
-  File name    : queue.c
-  Author       : - Zhaoxinan -
-  Date         : 2016年04月21日 星期四 15時34分59秒
-  Description  : 單鏈佇列的儲存

*  *******************************************************/
#include <stdio.h>
#include
 
 <stdlib.h>

#define TRUE      1
#define FALSE    -1
#define OK        1
#define ERROR    -1
#define OVERFLOW -2

/* ----     單鏈佇列----佇列的鏈式儲存結構   ---- */
typedef struct Qnode
{
    int date;
    struct Qnode *next;
}QNode,* QueuePtr;

typedef struct
{
    QueuePtr head;    //隊頭指標
    QueuePtr tail;    //隊尾指標
 

}LinkQueue; 

/* ---- 基本操作函式 ---- */
/* ---- 構造一個空佇列 ---- */

int InitQueue(LinkQueue *Q)
{
    Q->head = Q->tail = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
    if (Q->head == NULL)
    {
        exit(OVERFLOW);
    }
    Q->tail->next = NULL;
    return OK;
}

/* ---- 銷燬佇列Q,Q不再存在 ---- */
int DestoryQueue(LinkQueue *Q)
{
    //head->node1->node2->node3->tail;
    //             tail
    //       head->node2       
    while(Q->head)
    {
        Q->tail = Q->head->next;
        free(Q->head);
        Q->head = Q->tail;
    }
    Q->head = Q->tail = NULL;
    return OK;

}

/* ---- 將Q清空空佇列 ---- */
int ClearQueue(LinkQueue *Q)
{
     QueuePtr temp;
     Q->tail = Q->head->next;
     while(Q->tail)
     {
         temp = Q->tail->next; //指向下一個待釋放的單元
         free(Q->tail);
         Q->tail = temp;
     }
     Q->tail = Q->head; //修改隊尾指標
     return OK;
}

/* ---- 若佇列Q為空佇列,返回TRUE,否則返回FALSE ---- */
int QueueEmpty(LinkQueue Q)
{
    if (Q.head == Q.tail && Q.head != NULL)
    {
        return TRUE;
    }
    else
    {
        return FALSE;
    }
}

/* ---- 返回Q的元素個數,即佇列的長度 ---- */
int QueueLength(LinkQueue Q)
{
    if (Q.head == NULL)
    {
        return 0;
    }
    QueuePtr temp;
    int count = 0;
    temp = Q.head->next;
    while(temp != NULL)
    {
        temp = temp->next;
        ++count;
    }
    return count;
}

/* ---- 顯示當前佇列的值從隊頭到隊尾 ---- */
void show_queue(LinkQueue Q)
{
    QueuePtr temp;
    temp = Q.head->next;
    printf("  當前佇列從頭到尾：");
    while(temp != NULL)
    {
        printf("%d  ", temp->date);
        temp = temp->next;
    }
    printf("\n");
}


/* ---- 若佇列不空,則用e返回Q的隊頭元素,並返回OK, 否則返回ERROR ---- */
int GetHead(LinkQueue Q, int *e)
{
    if (QueueEmpty(Q) == TRUE)
    {
        return ERROR;
    }

    *e = Q.head->next->date;
    return  OK;

}

/* ---- 插入元素e為Q的新的對尾元素 ---- */
int EnQueue(LinkQueue *Q, int e)
{
    if (Q->head == NULL || Q->tail == NULL)
    {
        return ERROR;
    }
    QueuePtr ptr = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
    if (!ptr)
    {
        exit(OVERFLOW);
    }
    ptr->date = e;
    ptr->next = NULL;

    Q->tail->next = ptr;
    Q->tail = ptr;
    return OK;
}

/* ---- 若佇列不空,則刪除Q的隊頭元素,並用e返回其值,並返回OK,否則返回ERROR ---- */
int DeQueue(LinkQueue *Q, int *e)
{
    if (Q->head == Q->tail)
    {
        return ERROR;
    }
    /* ptr為臨時變數 */
    QueuePtr ptr = (QueuePtr)malloc(sizeof(QNode));
    //head->node1->node2->tail;
    //       ptr
    //      head->node2->tail

    ptr = Q->head->next;
    *e = ptr->date;
    Q->head->next = ptr->next;
    if (Q->tail == ptr)
    {
        Q->head = Q->tail;
    }
    free(ptr);
    return OK;
}

int main()
{
    int i;        //迴圈變數
    int count;    //計數變數
    int outque;   //出隊元素值
    LinkQueue Q;

    /* 初始化佇列 */
    InitQueue(&Q);

    /* 插入10個元素 */
    printf("________________入隊10個元素________________\n\n");
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        /* 入隊 */
        EnQueue(&Q, i);
        /* 獲得當前佇列中元素個數 */
        count = QueueLength(Q);
        printf("%2d 入隊_當前佇列中元素個數：%2d",i, count);
        show_queue(Q);
    }

    printf("________________出隊5個元素________________\n\n");
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        /* 出隊 */
        DeQueue(&Q, &outque);
        /* 獲得當前佇列中元素個數 */
        count = QueueLength(Q);
        printf("%2d 出隊_當前佇列中元素個數：%2d", outque, count);
        show_queue(Q);
    }
    /* 獲得當前隊頭值 */
    GetHead(Q, &outque);
    printf("\n當前隊頭為：%d\n", outque);

    printf("________________清空佇列_________________\n\n");
    ClearQueue(&Q);

    count = QueueLength(Q);
    printf("當前佇列中元素個數：%2d", count);
    show_queue(Q);

    printf("________________銷燬佇列_________________\n\n");
    DestoryQueue(&Q);
    count = QueueLength(Q);
    printf("當前佇列中元素個數：%2d\n\n", count);

    return 0;
}

程式的執行結果