C语言代码：用 C 语言实现一个循环队列_循环队列代码c语言

摘要：

本文将介绍如何使用C语言实现一个循环队列，包括队列的定义、入队、出队、判空和判满等操作。代码实现将遵循专业编程规范，并使用注释进行详细解释。

一、引言

队列是一种常见的数据结构，它遵循先进先出（FIFO）的原则。在实际应用中，队列经常被用于实现各种功能，如缓冲、任务调度等。而循环队列则是一种特殊的队列，它可以通过循环使用数组空间来避免队列中元素的浪费。在本文中，我们将使用C语言来实现一个循环队列，并通过代码和注释进行详细讲解。

二、循环队列的定义

循环队列通常使用一个固定大小的数组和两个指针来实现。其中一个指针指向队头元素，另一个指针指向队尾元素的下一个位置。当队列为空时，两个指针指向同一个位置；当队列为满时，队尾指针指向队头指针的前一个位置。为了实现循环效果，我们需要对数组下标进行取模运算。

在C语言中，我们可以定义一个结构体来表示循环队列，如下所示：

#define MAXSIZE 10 // 定义队列的最大容量  
  
typedef struct {  
    int data[MAXSIZE]; // 存储数据的数组  
    int front; // 队头指针  
    int rear; // 队尾指针  
} CircularQueue;

三、循环队列的操作

初始化队列

在使用循环队列之前，我们需要对其进行初始化。初始化的过程就是将队头和队尾指针设置为同一个位置。代码如下：

void InitQueue(CircularQueue *Q) {  
    Q->front = Q->rear = 0; // 初始化队头和队尾指针  
}

判断队列是否为空

判断队列是否为空的方法很简单，只需要检查队头和队尾指针是否相等即可。代码如下：

int IsEmpty(CircularQueue *Q) {  
    return Q->front == Q->rear; // 如果队头和队尾指针相等，则队列为空  
｝

判断队列是否已满

判断队列是否已满的方法也很简单，只需要检查队尾指针是否指向队头指针的前一个位置即可。代码如下：

int IsFull(CircularQueue *Q) {  
    return (Q->rear + 1) % MAXSIZE == Q->front; // 如果队尾指针的下一个位置是队头指针，则队列已满  
}

入队操作

入队操作就是将一个新元素添加到队列的尾部。在实现入队操作时，我们需要先判断队列是否已满。如果队列已满，则无法进行入队操作；否则，我们将新元素添加到队尾指针指向的位置，并将队尾指针向后移动一位。代码如下：

int EnQueue(CircularQueue *Q, int x) {  
    if (IsFull(Q)) { // 如果队列已满，则无法进行入队操作  
        return 0; // 入队失败，返回0  
    } else {  
        Q->data[Q->rear] = x; // 将新元素添加到队尾指针指向的位置  
        Q->rear = (Q->rear + 1) % MAXSIZE; // 队尾指针向后移动一位  
        return 1; // 入队成功，返回1  
    }  
}

出队操作

出队操作就是从队列的头部移除一个元素。在实现出队操作时，我们需要先判断队列是否为空。如果队列为空，则无法进行出队操作；否则，我们移除队头指针指向的元素，并将队头指针向后移动一位。代码如下：

int DeQueue(CircularQueue *Q, int *x) {  
    if (IsEmpty(Q)) { // 如果队列为空，则无法进行出队操作  
        return 0; // 出队失败，返回0  
    } else {  
        *x = Q->data[Q->front]; // 获取队头元素的值  
        Q->front = (Q->front + 1) % MAXSIZE; // 队头指针向后移动一位  
        return 1; // 出队成功，返回1  
    }  
}

获取队头元素

有时候，我们可能需要获取队头元素的值，但并不想将其从队列中移除。这时，我们可以实现一个获取队头元素的函数。代码如下：

int GetFront(CircularQueue *Q, int *x) {  
    if (IsEmpty(Q)) { // 如果队列为空，则无法获取队头元素  
        return 0; // 获取失败，返回0  
    } else {  
        *x = Q->data[Q->front]; // 获取队头元素的值  
        return 1; // 获取成功，返回1  
    }  
}

四、循环队列的完整实现

下面是一个完整的循环队列的实现，包括初始化队列、判断队列是否为空、判断队列是否已满、入队操作、出队操作和获取队头元素等操作。代码如下：

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
  
#define MAXSIZE 10 // 定义队列的最大容量  
  
typedef struct {  
    int data[MAXSIZE]; // 存储数据的数组  
    int front; // 队头指针  
    int rear; // 队尾指针  
} CircularQueue;  
  
// 初始化队列  
void InitQueue(CircularQueue *Q) {  
    Q->front = Q->rear = 0; // 初始化队头和队尾指针  
}  
  
// 判断队列是否为空  
int IsEmpty(CircularQueue *Q) {  
    return Q->front == Q->rear; // 如果队头和队尾指针相等，则队列为空  
}  
  
// 判断队列是否已满  
int IsFull(CircularQueue *Q) {  
    return (Q->rear + 1) % MAXSIZE == Q->front; // 如果队尾指针的下一个位置是队头指针，则队列已满  
}  
  
// 入队操作  
int EnQueue(CircularQueue *Q, int x) {  
    if (IsFull(Q)) { // 如果队列已满，则无法进行入队操作  
        return 0; // 入队失败，返回0  
    } else {  
        Q->data[Q->rear] = x; // 将新元素添加到队尾指针指向的位置  
        Q->rear = (Q->rear + 1) % MAXSIZE; // 队尾指针向后移动一位  
        return 1; // 入队成功，返回1  
    }  
}  
  
// 出队操作  
int DeQueue(CircularQueue *Q, int *x) {  
    if (IsEmpty(Q)) { // 如果队列为空，则无法进行出队操作  
        return 0; // 出队失败，返回0  
    } else {  
        *x = Q->data[Q->front]; // 获取队头元素的值  
        Q->front = (Q->front + 1) % MAXSIZE; // 队头指针向后移动一位  
        return 1; // 出队成功，返回1  
    }  
}  
  
// 获取队头元素  
int GetFront(CircularQueue *Q, int *x) {  
    if (IsEmpty(Q)) { // 如果队列为空，则无法获取队头元素  
        return 0; // 获取失败，返回0  
    } else {  
        *x = Q->data[Q->front]; // 获取队头元素的值  
        return 1; // 获取成功，返回1  
    }  
}
  
int main() {  
    CircularQueue Q; // 创建一个循环队列实例  
    int x, y; // 用于存储临时数据  
  
    // 初始化队列  
    InitQueue(&Q);  
  
    // 测试入队操作  
    for (int i = 1; i <= 5; i++) {  
        printf("入队元素 %d\n", i);  
        EnQueue(&Q, i);  
    }  
  
    // 测试获取队头元素操作  
    if (GetFront(&Q, &x)) {  
        printf("队头元素是 %d\n", x);  
    } else {  
        printf("队列为空，无法获取队头元素\n");  
    }  
  
    // 测试出队操作  
    while (!IsEmpty(&Q)) {  
        if (DeQueue(&Q, &y)) {  
            printf("出队元素是 %d\n", y);  
        } else {  
            printf("队列为空，无法进行出队操作\n");  
        }  
    }  
  
    // 测试队列是否为空  
    if (IsEmpty(&Q)) {  
        printf("队列为空\n");  
    } else {  
        printf("队列不为空\n");  
    }  
  
    return 0;  
}

这个测试程序首先创建一个循环队列实例，并进行初始化。然后，它进行了一系列入队操作，将1到5这五个数字依次入队。接着，它尝试获取队头元素，并打印出来。然后，它进行一系列出队操作，将队列中的元素依次移除，并打印出来。最后，它检查队列是否为空，并打印结果。通过这个测试程序，我们可以验证循环队列的实现是否正确。