1.隊列的定義：

隊列（Queue）是一種基礎且重要的線性數據結構，遵循先進先出（FIFO）?? 原則，即最早入隊的元素最先出隊，與棧不同的是出隊列的順序是固定的。隊列具有以下特點：

1. ?FIFO原則?：元素按插入順序處理，隊頭（Front）刪除，隊尾（Rear）插入。
2. ?操作受限?：僅允許在兩端操作（隊尾入隊、隊頭出隊），中間元素不可直接訪問
3. 順序隊列（數組實現）??
   - ?優點?：內存連續，訪問高效。
   - ?缺點?：易“假溢出”（數組未滿但指針越界），需通過循環隊列優化：
   - 隊尾指針循環：rear = (rear + 1) % size。
   - 隊滿條件：(rear + 1) % size == front（犧牲一個存儲單元）。
   ?鏈式隊列（鏈表實現）??
   - ?優點?：動態擴容，無固定大小限制

2. 隊列的實現：

首先我們打開visual studio，我們需要準備以下界面：

2.1 queue.h代碼

其中queue.h主要是存放函數的調用的頭文件，內容如下：

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#define QDataType int struct QueueNode 
{QDataType data;struct QueueNode* next;//定義 next指針//我們可以嘗試使用單鏈表來完成 
};
typedef struct QueueNode QNode;struct queue
{QNode* phead;QNode* ptail;int size;//為什么需要通過結構體來封裝兩個指針//原本需要通過二級指針來完成增加和刪除
};
typedef struct queue queue;
//上述完成結構體基本建設//接下來完成以下接口：
//初始化和銷毀
void QueueInit(queue* pq);
void QueueDestroy(queue* pq);//后增和前刪
void QueuePush(queue* pq, QDataType x);
void QueuePop(queue* pq);//取出之前的數和取出后面的數 
QDataType QueueFront(queue* pq);
QDataType QueueBack(queue* pq);//返回隊列中有效值個數
int QueueSize(queue* pq);//判空
bool QueueEmpty(queue* pq);

這一塊代碼是棧的頭文件，我們給出接口，接下來我們要嘗試在stack.c里面實現這些代碼，即這些頭文件的接口具體如何實現

1.2 queue.c代碼

#include"queue.h"void QueueInit(queue* pq)
{pq->phead = pq->ptail = NULL;pq->size = 0;
}void QueueDestroy(queue* pq)
{QNode* pcur = pq->phead;while (pcur){QNode* next = pcur->next;free(pcur);pcur = next;}pq->phead = pq->ptail = NULL;
}void QueuePush(queue* pq, QDataType x)
{QNode* tmp = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));if (tmp == NULL){perror("malloc fail");return;}tmp->data = x;tmp->next = NULL;if (pq->phead == NULL){//如果沒有初始化pq->phead = tmp;pq->ptail = tmp;pq->size++;}else {pq->ptail->next = tmp;pq->ptail = tmp;pq->size++;}
}void QueuePop(queue* pq)
{assert(pq);QNode* Pop = pq->phead;pq->phead = pq->phead->next;free(Pop);pq->size--;
}QDataType QueueFront(queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->phead);return pq->phead->data;
}QDataType QueueBack(queue* pq)
{assert(pq);assert(pq->ptail);return pq->ptail->data;
}int QueueSize(queue* pq)
{assert(pq);return pq->size;
}bool QueueEmpty(queue* pq)
{assert(pq);return pq->size == 0;
}

我們通過編寫依次完成了這些代碼的編寫。我們接下來測試這些代碼是否正常源代碼如下：

#include"queue.h"void test1(queue* pq)
{QueueInit(pq);QueuePush(pq,1);QueuePop(pq);QueuePush(pq, 1);QueuePush(pq, 2);QueuePush(pq, 3);printf("%d ", QueueBack(pq));printf("%d ", QueueFront(pq));printf("%d",  QueueSize(pq));QueueDestroy(pq);
}int main()
{queue q1;test1(&q1);
}

嘗試利用代碼來調試看看我們完成的接口是否有問題：

目前來看是沒有問題的。

3 總結：

隊列以其嚴格的FIFO特性和高效的操作，成為管理有序任務的理想工具。理解其實現差異（循環隊列 vs 鏈式隊列）和應用場景（調度、緩沖、BFS等），能顯著提升系統設計能力。實際開發中需根據數據規模?（靜態/動態）、性能需求?（時間/空間復雜度）和并發環境選擇合適的實現方式