一、什么是队列？
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)
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对头
队列在生活中的应用也非常广泛，例如我们平时买东西付款，先排队的就先付款，后排队的就后付款（不允许插队）。又比如去医院挂号，先去挂号的有个挂号单（比如21号），后面的人去挂号，挂号单就从22号开始，以此类推
二、队列的实现
1.每个模块的功能
在栈的实现当中我们采用了顺序表的结构来实现如果还不知道什么是栈的朋友们，请点击——》数据结构——栈的实现
了解了栈是用顺序表实现后，我们先思考一个问题：队列能用顺序表实现吗？答案当然是能了，不过太麻烦了，因为我们知道队列有着先进先出的特点，当入了4个数据之后想要出队列，队头该怎么办。
假设我们将队头向前一个，前面就剩下一个空间用不到，如果想要利用前面的空间，就需要挪动数据，这样一来每次出队时都需要挪动数据，十分耗费时间，这么做是非常不明智的选择。如下面的图中所示：
为了解决上述所说的问题，我们将采用单链表的结构来实现队列（双向链表也可以）。
先来看一下队列的示意图:
代码如下（示例）：
//队列中存储的数据类型为进行重命名
//为什么要重命名？
//因为如果以后想将存储数据的内容改为char或者double等其他类型的话，只需在这里该一次就可以，
//而不必代码中的每一处都改，减少了不必要的麻烦，提高了代码的可读性
typedef int QDataType;
typedef struct QListNode//每个结点都由类型为QDataType（int）的变量和类型为struct QListNode*的指针（用于指向下一个结点）组成
{
struct QListNode* next;
QDataType data;
}QNode;
// 队列的结构
typedef struct Queue//我们将用两个指针来代表队列的头和尾，并将其封装为另一个结构体
{
QNode* front;//头指针
QNode* rear;//尾指针
}Queue;
// 初始化队列
void QueueInit(Queue* q);
// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* q, QDataType data);
// 队头出队列
void QueuePop(Queue* q);
// 获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* q);
// 获取队列队尾元素
QDataType QueueBack(Queue* q);
// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* q);
// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0
bool QueueEmpty(Queue* q);
// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* q);
2.功能的实现
代码如下（示例）：
// 初始化队列
void QueueInit(Queue* q)
{
assert(q);//以下的每个模块都会使用这个断言来判断q是否为空，不为空才能进行下一步操作
q->front = q->rear = NULL;
}
// 队尾入队列
void QueuePush(Queue* q, QDataType data)
{
assert(q);
QNode* newnode = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));//每次入队都需要开辟新的结点
if (newnode == NULL)//如果开辟失败，就给出提示信息，并异常终止程序
{
printf("malloc fail\n");
exit(-1);
}
newnode->data = data;//开辟成功，将此结点赋值
newnode->next = NULL;//因为此时这个结点就是队尾，所以next指针要指向NULL
if (q->rear == NULL)//rear为NULL，front也必然为NULL,说明是入队列的第一个元素
{
q->front = q->rear = newnode;//因为是第一元素，所以对头和队尾都是它
}
else
{
q->rear->next = newnode;
q->rear = newnode;//newnode做新的队尾
}
}
// 队头出队列
void QueuePop(Queue* q)
{
assert(q);
assert(!QueueEmpty(q));//断言队列是否为空，为空就直接报错，下面获取队头和队尾的数据也这么操作
QNode* next = q->front->next;//保存对头的下一个结点的指针，防止将对头释放后，找不到下一个结点
free(q->front);
q->front = next;//下一个结点做新的队头
if (q->front == NULL)//如果队头为NULL，则表示出队列的数据是最后一个数据，此时队头和队尾都要置为NULL
{
q->rear = NULL;
}
}
// 获取队列头部元素
QDataType QueueFront(Queue* q)
{
assert(q);
assert(!QueueEmpty(q));//
return q->front->data;
}
// 获取队列尾部元素
QDataType QueueBack(Queue* q)
{
assert(q);
assert(!QueueEmpty(q));
return q->rear->data;
}
// 获取队列中有效元素个数
int QueueSize(Queue* q)
{
assert(q);
QNode* cur = q->front;
int size = 0;
while (cur != NULL)//遍历整个队列
{
size++;
cur = cur->next;
}
return size;
}
// 检测队列是否为空，如果为空返回非零结果，如果非空返回0
bool QueueEmpty(Queue* q)
{
assert(q);
return q->front == NULL;
}
// 销毁队列
void QueueDestroy(Queue* q)
{
assert(q);
QNode* cur = q->front;
while (cur != NULL)
{
QNode* next = cur->next;//在释放当前结点时先保存下一个结点，否则将无法找到下一个结点
free(cur);
cur = next;
}
q->front = q->rear = NULL;//队列释放完后，将队头和队尾都置为NULL，防止误操作(对已经释放空间进行解引用操作)
}
3.测试程序
代码如下（示例）：
void test()
{
Queue q;
QueueInit(&q);
QueuePush(&q, 1);
QueuePush(&q, 2);
QueuePush(&q, 3);
QueuePush(&q, 4);
QueuePush(&q, 5);
printf("%d\n", QueueFront(&q));
printf("%d\n", QueueBack(&q));
QueuePop(&q);
printf("%d\n", QueueSize(&q));
while (!QueueEmpty(&q))
{
printf("%d ", QueueFront(&q));
QueuePop(&q);
}
printf("\n");
QueueDestroy(&q);
}
int main()
{
test();
return 0;
}
测试：
画图分析：
总结
在队列的实现当中，我们考虑到了用顺序表实现队列的不便利性，所以采用了单向链表的结构实现的队列。在实现队列的过程中，有入队列，出队列等8个模块。在入队列时，我们需要考虑是否是第一个数据这种情况，同样的在出队列时，我们也要考虑出的是否是最后一个元素，如果我们没有正确的解决这些细节问题，可能就会导致程序的崩溃。如果在以后做大型项目里，这些细节导致的后果，往往是巨大的。