一、队列的概念及结构

队列：只允许在一端进行插入数据操作，在另一端进行删除数据操作的特殊线性表，队列具有先进先出FIFO(First In First Out) 的原则。

入队列：进行插入操作的一端称为队尾。
出队列：进行删除操作的一端称为队头。

第一次入队：

正常入队：

正常出队：

只剩最后一个元素时出队：

二、队列的实现(使用VS2022的C语言)

队列也可以数组和链表的结构实现，使用链表的结构实现更优一些，因为如果使用数组的结构，出队列在数组头上出数据，效率会比较低。

队列常用的接口包括：

1.初始化、销毁

2.入队、出队

3.返回队头元素、返回队尾元素、判空、返回有效元素个数

在 Queue.h 中：

#pragma once#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#include <assert.h>typedef int QDataType;typedef struct QListNode
{QDataType data;				// 数据struct QListNode* next;		// 保存下一元素地址的指针变量
} QListNode, * pQListNode;typedef struct Queue
{pQListNode front;			// 队头指针变量pQListNode rear;			// 队尾指针变量int size;					// 有效元素个数
} Queue, * pQueue;// 初始化、销毁
void QueueInit(pQueue pque);void QueueDestroy(pQueue pque);// 入队、出队
void QueuePush(pQueue pque, QDataType x);void QueuePop(pQueue pque);// 返回队头元素、返回队尾元素
QDataType QueueFront(pQueue pque);QDataType QueueBack(pQueue pque);// 判空、返回有效元素个数
bool QueueEmpty(pQueue pque);int QueueSize(pQueue pque);

1.初始化、销毁

// 初始化、销毁
void QueueInit(pQueue pque)
{assert(pque);pque->size = 0;pque->front = pque->rear = NULL;
}void QueueDestroy(pQueue pque)
{assert(pque);// 从队头开始删数据while (pque->front){pQListNode temp = pque->front->next;free(pque->front);pque->front = temp;}pque->rear = NULL;pque->size = 0;
}

2.入队、出队

// 入队、出队
void QueuePush(pQueue pque, QDataType x)
{assert(pque);pQListNode newNode = (pQListNode)malloc(sizeof(QListNode));newNode->data = x;newNode->next = NULL;if (pque->front == NULL)		// 队列为空时，修改队头队尾{pque->front = newNode;pque->rear = newNode;}else							// 只修改队尾{pque->rear->next = newNode;pque->rear = newNode;}++pque->size;
}void QueuePop(pQueue pque)
{assert(pque);assert(pque->front && pque->rear);pQListNode temp = pque->front->next;free(pque->front);pque->front = temp;if (pque->front == NULL)		// 若队头删除数据后为空{pque->rear = NULL;}
}

3.返回队头元素、返回队尾元素、判空、返回有效元素个数

// 返回队头元素、返回队尾元素
QDataType QueueFront(pQueue pque)
{assert(pque && pque->front);return pque->front->data;
}QDataType QueueBack(pQueue pque)
{assert(pque && pque->rear);return pque->rear->data;
}// 判空、返回有效元素个数
bool QueueEmpty(pQueue pque)
{assert(pque);return pque->front == NULL;
}int QueueSize(pQueue pque)
{assert(pque);return pque->size;
}

三、完整 Queue.c 源代码

#include "Queue.h"// 初始化、销毁
void QueueInit(pQueue pque)
{assert(pque);pque->size = 0;pque->front = pque->rear = NULL;
}void QueueDestroy(pQueue pque)
{assert(pque);// 从队头开始删数据while (pque->front){pQListNode temp = pque->front->next;free(pque->front);pque->front = temp;}pque->rear = NULL;pque->size = 0;
}// 入队、出队
void QueuePush(pQueue pque, QDataType x)
{assert(pque);pQListNode newNode = (pQListNode)malloc(sizeof(QListNode));newNode->data = x;newNode->next = NULL;if (pque->front == NULL)		// 队列为空时，修改队头队尾{pque->front = newNode;pque->rear = newNode;}else							// 只修改队尾{pque->rear->next = newNode;pque->rear = newNode;}++pque->size;
}void QueuePop(pQueue pque)
{assert(pque);assert(pque->front && pque->rear);pQListNode temp = pque->front->next;free(pque->front);pque->front = temp;if (pque->front == NULL)		// 若队头删除数据后为空{pque->rear = NULL;}
}// 返回队头元素、返回队尾元素
QDataType QueueFront(pQueue pque)
{assert(pque && pque->front);return pque->front->data;
}QDataType QueueBack(pQueue pque)
{assert(pque && pque->rear);return pque->rear->data;
}// 判空、返回有效元素个数
bool QueueEmpty(pQueue pque)
{assert(pque);return pque->front == NULL;
}int QueueSize(pQueue pque)
{assert(pque);return pque->size;
}