C语言实现队列数据结构及其基本操作

资源摘要信息: "数据结构：队列（链式存储、顺序存储）" 队列是一种先进先出（First In First Out, FIFO）的数据结构，常用于解决生产者-消费者问题、任务调度等场景。队列的基本操作包括创建队列、判断队列是否为空或满、入队（enqueue）、出队（dequeue）、打印队列、计算队列长度以及销毁队列等。队列可以通过链式存储或顺序存储两种方式实现。在C语言中，使用结构体（struct）来定义队列的节点以及队列本身，是实现队列操作的一种常见方法。 一、链式存储与顺序存储 1. 链式存储：队列的链式存储是指队列中的元素以链表的形式进行存储，每个节点包含数据部分和指向下一个节点的指针。这种方式的优点是动态分配内存，不会出现溢出的情况，且队列的长度不受限制；缺点是由于使用了指针，会占用较多的内存，并且数据访问速度可能慢于顺序存储。 2. 顺序存储：队列的顺序存储是指队列的元素在内存中连续存储，通常使用数组来实现。这种方式的优点是内存使用率高，访问速度快；缺点是队列的长度受到数组大小的限制，可能会发生溢出。 二、队列的基本操作 1. 创建队列：创建队列通常需要定义一个队列头结构体，其中包含指向队列首尾节点的指针以及队列当前长度等信息。对于链式存储，需要初始化头指针为NULL；对于顺序存储，需要分配数组空间并初始化相关变量。 2. 判断队列是否为空或满： - 链式存储中，队列为空意味着头指针为NULL。 - 顺序存储中，队列为空意味着队列长度为0。 - 队列满的判断较为复杂，对于顺序存储，可以通过计算数组索引来确定是否达到上限。链式存储的队列不会满，因为节点是动态分配的。 3. 入队操作（enqueue）：将新元素添加到队列的尾部。在链式存储中，需要创建一个新节点，并将其链接到尾节点后，然后更新尾指针；在顺序存储中，需要将新元素放入数组的下一个空位，并更新队列尾指针。 4. 出队操作（dequeue）：将队列头部元素移除并返回。链式存储中，需要删除头节点，并更新头指针；顺序存储中，需要移除数组中的首元素，并更新队列头指针。 5. 打印队列：遍历队列并输出每个元素的值。链式存储中通过遍历链表来打印所有元素；顺序存储中通过遍历数组来完成。 6. 计算队列长度：返回队列中元素的数量。链式存储中通过计算节点数来得到长度；顺序存储中通过队列尾指针与头指针的差值（考虑循环队列的情况）来计算。 7. 清空队列：将队列中的所有元素删除，使之为空。链式存储中需要遍历链表并删除所有节点；顺序存储中需要将所有元素设置为特定值（如空或初始值）来表示队列为空。 8. 销毁队列：释放队列所占用的所有内存资源。在链式存储中，需要逐个删除所有节点并释放内存；在顺序存储中，需要释放数组所占用的内存空间。 实现队列的基本操作需要掌握指针的使用，结构体的定义，以及动态内存管理的相关知识。在C语言中，主要使用malloc、free等函数来动态分配和释放内存。正确的使用队列数据结构可以提高程序的效率和稳定性，特别是在涉及到多线程和资源同步的场景下。